什么是量子？

量子是可以用薛定谔方程描述的任何物质，一般表达为一个延展到全空间的波函数，其积分值为1。在量子力学（即非相对论量子力学）理论中，量子都是理想的波动。波函数有空间分布和在时间上的理想简谐振荡部分。

任何一个量子，是它所处环境，包括势场和边条件，及能量分布或其它限制条件的反映。量子包含的信息是被动信息。

量子不能加载信息

根据量子力学关于测量的基本原理，单一的量子不包含可信信息。或者说，量子不包含可信信息。因为对任一量子的测量只能获取该量子的不完整信息，同样的测量可能获得完全不同的信息，而对同一量子只能做一次不完整的测量。

通讯必须有明确的因果，某一载体状态的改变必须确定为信息源状态改变的结果。对单一量子，即使是很多同样量子的测量，只能测出相关，不能得到因果。因此，量子无法加载因果，也就无法表达信息。

量子不能加载信息，或者说没有因果，是由非相对论量子力学的基本假定决定的，计算量子态的薛定谔方程是非相对论的，作用传播速度无穷大，因果直接纠缠，状态变化不需要时间，无法讨论因果。

换句话说：物理的因果概念，只有满足狭义相对论的条件下才成立。非相对论量子力学不满足相对论，所以没有因果，也就没有信息传递的概念。

这也是为什么量子纠缠的公开因果表述是错的。量子纠缠只有相关，没有因果，所以不能传递信息。

量子如果可以用来通讯，那么通讯速度一定无穷大，就像在量子纠缠中暗示的那样。带宽也将无穷大，因为量子力学的测量，或者说波函数坍缩，不需要时间。

因此，非相对论量子力学也不是可以用来描述通讯的理论。如果发生了通讯，一定不是非相对论量子力学描述的量子实现的。所以，“量子通讯”这个词一定是错误的，要么把另外一个不是通讯的东西叫做“通讯”，要么把不是由量子完成的通讯叫做“量子通讯”。

量子密钥分发是什么？

通常说的量子通讯指量子密钥分发。这就是上面说的对“量子通讯”的曲解。

量子密钥分发也不是分发，因为“分发”也需要通讯，需要传递信息。它本来应该叫量子密钥协商。协商也需要传递信息，那么信息是怎么传递的？通过传统信息传递手段。所以在“量子通讯”中唯一发生的有效信息传递是传统信息传递。

量子密钥分发（协商）为什么成码率，或者协商成功率，非常低？

打个比方，说明量子密钥协商是怎么做的：

我低声（量子密钥协商）告诉你一串数字（密钥），你可能听不清楚，但是记住了。然后我大声问你（传统通讯），“都记下了吗？”，“记下了”，“你把记下的数字加起来，是不是等于xxxxx？”，“哎呀不是”，“那这次协商失败，我再说一串”，这样循环，直到成功。（技术细节可能有差别，至少早期方案原理基本如此）

成功率低是因为说密钥的时候声音太小，只要我说话大声一点，成功率就会大大提高。但是不能大声，因为会被别人听到，所以必须小声到对方勉强能听到。最好有最小的声音单位（声子），我只说一个声子，这个声子要么被对方完全接受，要么就丢掉了，只要收到了，就是对的，因为别人不能收到再拷贝发出一个（量子不可克隆原理）。

当然，实际操作的是光信号（光子）。

所谓的单光子也不是真的单光子，而是弱光信号，因为如果真的发射单光子，对方基本一个信号都分辨不出来。所以，还是发射了很多同样的光子。具体细节不再讨论。

所以，“量子通讯”唯一的“量子”部分，就是使用了弱信号协商，并且假定别人无法放大截听信号，放大截听会被发现。

最后，所有的信息传递，仍然必须通过传统方式完成。

这种密码协商方式，即使原理成立（没有那么肯定，因为我们发现，量子并不是最早人们认为的那样，神秘而理想），作用也非常有限。

如果原理成立，可以用声子演示一下吗？如果声子不可以，为什么光子就可以呢？声子为什么不是量子，而光子为什么是？

补充徐令予老师的说明如下：

关于QKD有以下几点值得关注： 1）传统密钥分发时的密钥是加密过的，而QKD在密钥协商分发过程中的信息是“裸露”的； 2）因为传统密钥分发过程中密钥己被加密，包含密钥信息的密文可以公开、大声广而告知，在整个密钥分发的线路上点点安全，反观QKD则正好相反，QKD线路上每点都有可能泄露密钥的信息； 3）QKD防止密钥泄露的唯一办法是使用一系列信号处理技术来感知和防止黑客窃取载有密钥信息的光子，因而传递密钥的光子必须少之又少，也就是说光信号强度极弱； 4）现实环境中都有热噪声的，QKD使用极弱的光讯号带来了一系列的问题：系统稳定性差、抗干扰能力低，成码率低等等。

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