白话量子保密通信之B92协议及其破解（一）

量子保密通信，被吹得神乎其神，号称绝对“不可监听，不可破译”；其工作原理，包裹着一层厚厚的专业术语外套，使得，即使科学网上众多高学历学者，由于“隔行如隔山”，也不辨东西南北——不知道究竟围绕着这个投资巨大的京沪量子保密通信工程和量子卫星工程在科学网上展开的激烈辩论，究竟谁是谁非？自己究竟应该为我国上述两项工程叫好呢，还是应该旗帜鲜明地表示反对？

为此，今天就先来为隔行如隔山的朋友，扒下其中一项协议B92协议那层厚厚的棉衣，让大家先明白所谓不可监听、不可破译的量子保密通信究竟是怎么回事——

1.通信需要一定的信号和约定，例如烽火台燃放狼烟，是一种光信号，事先通信双方已经对此有协议约定——从而可以达成通信；

2.现代通信采用无线电或光信号，约定和“0，1”对应；则一个“0，1序列”可以传达丰富的通信内容；
（以上为通信的ABC）

3.大家在看立体电影或立体电视，大多使用过红绿眼镜或偏振光眼镜，为了更加直观起见，以下我们用红绿眼镜方案介绍B92协议的内容就是：
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（1）约定用红色代表0，绿色代表1；
（2）如果爱丽丝（A）需要给鲍勃（B）发送一份情书，内容需要保密的话，爱丽丝（A）可以根据约定（1）向鲍勃（B）派出一队间距相等、队员分布穿红衣（或绿衣）小蚂蚁队列传递信息；当小蚂蚁队列从鲍勃（B）眼前走过时，只准鲍勃（B）带红色滤光镜（或者绿色滤光镜）的对每个小蚂蚁看一眼，并且，被鲍勃（或其他人）看过一眼的同时，小蚂蚁就会消失；
（3）如上所述（1）+（2）方式，通信，当然没有问题；但是，被人中途监听、解密也太容易了——中途监听者始终用红色（或绿色）滤光镜看每一个眼前经过的蚂蚁，看到红蚂蚁记0，随后自己给鲍勃（B）发送一个红蚂蚁；该看到蚂蚁时，没看到蚂蚁（笃定是绿蚂蚁），记1，随后给鲍勃（B）发送一个绿蚂蚁。B92协议当然不会如此弱智！
（4）B92协议的精妙之处是：不是派红蚂蚁、绿蚂蚁队列；代之以红蚂蚁、红绿蚂蚁队列！这样，不怕鲍勃（B）误会吗？如果仅仅如此，当然会发生误会，达不到通信之“信”的起码要求了。怎么办？
（5）博内特的办法是：给鲍勃配置一个自动喷漆枪，这个自动喷漆枪的特性是——给红蚂蚁喷红绿漆，给红绿蚂蚁喷绿漆；然后，每次鲍勃如果使用过自动喷漆枪，都只用绿色滤光镜观察；观察一个队列后，鲍勃利用传统信道（比如用手机），告诉爱丽丝自己在做那每次致命的观察前，是否用过自动喷枪；爱丽丝告诉鲍勃哪些观察记录是正确的，哪些观察记录是需要舍去的。如此这样，当然，即便爱丽丝仅仅要向鲍勃表达一个“您好”的意思，也十分费劲；但这个特别费劲的“量子信道”，用于爱丽丝和鲍勃之间的“密钥协商”却是可行的；
（6）当然，如果爱丽丝和鲍勃能够对通过“密钥协商”获得的密钥，对通过传统信道的内容加密后再传输，并且对密钥，用过一次就丢弃——所谓“一次一密（钥）”，理论上是不可破译（得到数学证明）的。
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4.博内特的如意算盘是：在爱丽丝（A）和鲍勃（B）之间，即便中途有窃听者（E），窃听者无论采用第一种观察方案——不使用自动喷漆枪直接观察；或者采用第二种观察方案——使用自动喷漆枪后用绿色滤光镜观测，由于红绿蚂蚁在窃听者用红色滤光镜观察时，有一定几率被当作红蚂蚁，使用绿色滤光镜观察时，有一定几率被当作绿蚂蚁；这样，窃听者就不可能忠实于爱丽丝所发送的蚂蚁队列，给鲍勃发送相同的蚂蚁队列，在爱丽丝和鲍勃利用传统信道沟通后，很容易判断是否存在窃听者（E），从而，实现不可监听、不可破译的“量子保密通信”。

5.难道不怕有一种自动喷漆枪，不会杀死原来蚂蚁，看到一个红蚂蚁，就给另一个蚂蚁喷上红色；看到一个红绿蚂蚁，就给另一只蚂蚁喷上红绿色；得到一个复制的蚂蚁队列，等待从传统信道获得鲍勃的观察方案，照鲍勃观察方案观察吗？博内特告诉我们，不用怕——因为那样一种自动喷漆枪是不存在的（量子不可克隆定律保证：天下没有这样的自动喷漆枪）！

6.目前，反对量子保密通信工程的学者，反对的理由主要有三种：
（1）所谓量子不可克隆定律是虚幻的，受激辐射，就是那一种自动喷漆枪；
（2）蚂蚁太弱小了，中途会被小鸟吃掉；就算可以保密，但是，可靠性太差了——特别经不起有意破坏（包括战场对抗，恐怖分子勒索）；
（3）无需克隆，窃听者（E）就可以准确测定爱丽丝发送的蚂蚁队列中每个蚂蚁究竟是红蚂蚁，还是红绿蚂蚁；进而，向鲍勃发送和爱丽丝所发蚂蚁队列完全一致的蚂蚁队列。（当本文在科学网阅读量超过10万人之后，我将以《白话量子保密通信之B92协议及其破解（二）》公开发布这个技术方案，如果方案不成立，则自愿给前述耗资巨大的两项量子保密通信工程总共捐款一万元。）

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Update:

为了增强娱乐性，个人特为首先猜到第（3）项反对理由中作为谜底技术方案者，颁发100元奖金。

猜中方案者，不要在此直接跟帖发布。请将方案写成专利申请文件，向中国专利局申请发明（或实用新型）专利；可以得到一个专利局受理凭证——有申请日、申请号。然后，自己另外在科学网或者其他网站公布自己的受理凭证和方案内容；然后，利用科学网提供的短信平台，通知我辨别。

　　提示：方案属于物理方案，并不复杂；但是，需要对偏振光的性质有一定的认识。