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※ 引述《e2ne0 (幹你冰蛙)》之銘言：
: 標題: [問卦] 發明量子糾纏傳遞的網路很難嗎
: 時間: Wed Mar  6 14:52:55 2019
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: 有讀過一點書的都知道兩個粒子發生量子糾纏後所有的動作會產生無延遲的關聯動作，
: 那為何不用改變他的位置、動量等來代表0跟1，

1. 通常是用自旋up 或down 自行google。
2. 因為你改變的那瞬間，兩顆粒子的糾纏就被破壞了。

: 另一端做出偵測偵測這些動作在傳給電腦，理論上兩邊的訊息傳輸就不會有延遲了吧，
: 那為何沒人用呢？
等你用
: 從光纖網路變成量子糾纏網路感覺就很屌。

不過我想講的不是糾纏，
是量子密鑰發送
也就是下面幾個推文提的

: 推 tsubasawolfy: 中國都已經打衛星上去驗證了一.一                   03/06 14:53
: 噓 w9200121: 加密用的 你不會google嗎                               03/06 15:00
: 我有女友了...  剛剛查了一下好像滿多國家在研究這個東西，對岸好像有全雙工的量子網路了

這是傳密鑰用的  不用糾纏也可以做到
: → jupto: 基本上傳輸訊息的效率差到沒有實際價值 目前只有加密比較    03/06 15:28
: → jupto: 有用                                                     03/06 15:29
: 噓 walhalla: 對岸那叫量子加密!然後~其實它跟量子沒啥鳥關係@@        03/06 18:09

當然和量子有關係，只是可能和糾纏無關
簡單來說是用到"測量改變狀態"這個特性


以下解釋：

想像A要傳一組資料給B，
不想被偷看到，最簡單的方法不是用量子
而是把它加密，也就是把資料變得面目全非，
B接到資料之後在逆著把他變回來。

下面是例子

https://imgur.com/M6WV347.png

A要傳1101110010給B
先把每四個位元  對1011做xor運算
變成0110011100之後再傳出去

B接到資料後  假如知道A用的Key是1011
就可以再算一次  得到原本的資料

1011這個東西就是密鑰，
但是問題在於，密鑰被竊聽者得到  加密也沒用

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量子密鑰分發就是利用量子力學性質來避免密鑰被人偷盜
主要利用
1.不同測量得到不同結果
2.測量改變狀態。

必須用例子來解釋
我們假設要測量光子的偏振方向
這個偏振方向的狀態可以表示為二維平面上的向量
(事實上正負號不重要 ↗↙之間沒有分別)

https://imgur.com/zlzeUFv.png

量子力學所謂的測量
就是拿一組互相垂直的xy軸
看看這個向量會落在x 軸還是 y軸
最上方的例子中 向量在xy座標系指向 （1,1）
量子力學中，我們量到的不是(1,1) 而是一半的機會量到(1,0) 另一半量到(0,1)
這就像薛丁格的貓中的例子  觀測時不是觀測到半生半死
而是一半機率發現生  一半發現死

第二個重要的點，偏振方向被我們這樣測量後
不會維持原本的(1,1) 而是變成我們觀測到的新方向

看中間的圖
那假使原本方向就是(0,1)那就沒問題
100%量到在y軸上
觀測完繼續在y軸

看最下面的圖
原本狀態和中間圖一樣
然而，我們挑選了x'y'作為基底測量
於是就變成而是一半的機會量到x'方向 另一半量到y'方向
測量又會改變方向

中下兩圖的狀態
假如用xy軸為基底測量
可以得到100%的結果  且方向不變
用x'y' 就變成五十五十 且方向會變

那想想最上面這個(1,1)的狀態
配上最下面的x'y'呢？
得到100%的x'軸，且方向不變！！

這就是測不準原理
xy座標系測得準  x'y'就測不準
反之亦然


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那這要怎麼用在密鑰分發呢？？？
利用的重點在於，一旦被竊聽，量子狀態就有機會被改變
就可以抓到竊聽者。

具體上的簡單作法
就是利用上述的光子偏振方向。

以下是最簡單的例子，
A想要傳一組密鑰給B
密鑰形式就如我們上面的例子，是一串隨機的0和1

他們約定好，不管用xy測量  還是用x'y'測量
量到x和x'代表 0，
y和y'代表 1
https://imgur.com/03N9rXh.png

此時動作如下
1. A產生一連串的隨機碼，這隨機馬的一部分會成為後來的密鑰。
   在下面例子中是 10011101
2. 針對每個隨機碼，A選擇一組隨機基底(xy or x'y')
3. 依照隨機選擇的基底，把特定偏振方向的光子打出去，
   例如，xy基底的1，偏振方向就是y，詳細請看例表
4. B 隨機選基底來觀察接到的光子。
5. B 觀察到x x'就是0，反之是1。
6. A B比較所使用的基底，基底不同結果會被破壞，所以選擇基底相同的部分當密鑰。

例子
https://imgur.com/9ycupsj.png

這就是密鑰如何生成並傳送的步驟

那為什麼能防竊聽呢？

假設有個E要偷聽，
E一定得選個基底去觀測光子偏振方向
一旦E的基底與A不同，方向就被改變了
只要AB約定好，拿前幾個碼互相比對
發現有不一致之處就可以抓到竊聽

例子：
https://imgur.com/OQXUTDw.png


在例子中
由於E選錯基底，導致B得到0或1的機率各一半
假如量到1，比對發現不同，就抓到竊聽了

所以利用到量子力學的部份，
在於觀察無法不對狀態造成影響

概念大致如此，
以下計算
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A和B要取基底相同的多少碼來驗證有沒有人偷聽?

E選錯基底的機率50%，
可是即使E錯了B也有50%機率量到和A一樣答案。
所以每個碼E不被發現的機率是75%

假設A、B取N個碼來互相比對，
有竊聽者但仍沒發現的機率就是(75％)的N次方
(我之前打錯了 更正)


參考資料：
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_key_distribution



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