Quantum Private Communication 量子保密通信 97870402 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Guihua Zeng 著

圖書標籤:

• 量子通信
• 保密通信
• 量子密鑰分發
• 量子密碼學
• 信息安全
• 密碼學
• 量子信息
• 物理學
• 通信工程
• 計算機科學

店鋪： 晚鞦畫月圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040254792

商品編碼：29424513232

包裝：精裝

齣版時間：2010-01-01

基本信息

書名：Quantum Private Communication 量子保密通信

定價：59.00元

作者：Guihua Zeng

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2010-01-01

ISBN：9787040254792

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.763kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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量子保密通信是討論在通信領域利用量子所具有的疊加性、糾纏性、非局域性等特性，實現保密通信。本書內容涵蓋五個方麵：量子保密通信基礎理論、量子密碼基本原理、量子通信模型、量子保密通信實現技術和量子保密通信應用。本書可作為計算機科學、通信工程、電子工程、物理與數學等相關學科的研究人員參考書，也可作為高年級本科生和研究生的教學參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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量子世界的隱秘通道：加密的未來與現實 在信息爆炸的時代，數據的安全性與隱私保護已成為刻不容緩的挑戰。傳統的加密技術，雖然曆經數十年磨礪，在應對日益增長的網絡威脅和強大的計算能力時，卻顯得力不從心。量子計算的崛起，更是為現有加密體係敲響瞭警鍾，預示著一個信息安全的新紀元即將到來。在這個變革的十字路口，我們必須審視那些能夠引領我們穿越迷霧、抵達安全彼岸的技術，而“量子保密通信”正是其中最耀眼的一顆明星。 本書並非僅僅是理論的堆砌，它將帶領讀者深入探索量子保密通信（Quantum Private Communication, QPC）的深層奧秘。我們將從最基礎的概念講起，逐步揭示量子力學如何為通信安全提供前所未有的保障。這並非一個抽象的科幻構想，而是正在蓬勃發展、並且已經在現實世界中初露鋒芒的尖端技術。 第一章：加密的睏境與量子曙光 在深入量子保密通信之前，我們必須深刻理解當前加密技術的局限性。傳統加密主要依賴於數學難題，例如大數分解（RSA算法）或離散對數問題（Diffie-Hellman算法）。這些算法的安全性建立在目前計算機強大的計算能力下，這些問題在短時間內難以解決。然而，量子計算的齣現，特彆是Shor算法的提齣，能夠高效地解決這些數學難題，對現有的公鑰加密體係構成瞭根本性的威脅。一旦強大的量子計算機問世，當前互聯網上廣泛使用的加密通信將瞬間變得不堪一擊。 正是在這樣的背景下，量子保密通信應運而生。它不再依賴於計算上的難度，而是利用量子力學的基本原理，即量子疊加、量子糾纏以及測量會擾動量子態的特性，來實現信息傳輸的絕對安全。這種安全性並非基於“解不開的數學題”，而是基於“物理學定律”，使得任何竊聽行為都必然留下痕跡，從而被通信雙方及時發現。 第二章：量子的語言：光子與疊加態 量子保密通信的核心載體是光子，即光的最小單位。光子的一個關鍵特性是其可以處於“疊加態”，這意味著一個光子可以同時擁有多種狀態。在量子通信中，我們通常利用光子的偏振狀態來編碼信息。例如，水平偏振可以代錶“0”，垂直偏振可以代錶“1”。更重要的是，一個光子可以處於水平和垂直偏振的疊加態，這意味著它同時既是“0”又是“1”。 這種疊加態的特性是量子保密通信的基礎。在信息編碼和傳輸過程中，信息就“蘊藏”在這些疊加態中。任何試圖竊聽這些光子的行為，都需要對其進行測量。而根據量子力學的測不準原理，任何測量行為都會不可避免地擾動原有的量子態，使得疊加態坍縮到某一個確定的狀態。這種擾動是無法掩蓋的，也就意味著竊聽行為無所遁形。 第三章：量子糾纏：神秘的“幽靈般的超距作用” 除瞭疊加態，量子糾纏是量子保密通信中另一個至關重要的概念。當兩個或多個光子處於糾纏態時，它們之間會建立起一種奇特的關聯。無論它們相距多遠，測量其中一個光子的狀態，會瞬間決定另一個光子的狀態，仿佛它們之間存在著一種“心有靈犀”。愛因斯坦曾將其稱為“幽靈般的超距作用”。 在量子保密通信中，量子糾纏可以被用來生成共享密鑰。通過産生一對糾纏光子，並將它們分彆發送給通信雙方（Alice和Bob）。當Alice測量自己手中的光子時，Bob手中的糾纏光子會立即處於與之關聯的狀態。通過雙方對測量結果進行比對和後處理，他們就可以生成一個完全相同的、隨機的密鑰，而這個密鑰的生成過程是無法被任何竊聽者（Eve）乾擾或獲知的。即使Eve試圖測量其中的一個光子，也會破壞糾纏態，導緻Alice和Bob的密鑰生成失敗或發現錯誤，從而及時放棄本次通信。 第四章：量子密鑰分發（QKD）：實現絕對安全的起點 量子保密通信最經典的應用就是量子密鑰分發（Quantum Key Distribution, QKD）。QKD的核心目標是為通信雙方生成一個安全、共享的密鑰，然後利用這個密鑰來加密和解密後續的經典信息。QKD協議種類繁多，其中最著名且應用最廣泛的是BB84協議。 BB84協議利用瞭前麵提到的光子偏振和疊加態的原理。Alice隨機選擇一種偏振基（例如，對角綫基或直角基）來製備光子的偏振態，並將其發送給Bob。Bob也隨機選擇一種偏振基來測量接收到的光子。在通信結束後，Alice和Bob通過一個公開的信道（例如互聯網）來比對他們所使用的測量基。如果他們使用的測量基相同，則他們對該光子的測量結果將完全一緻，這個結果就可以被用來生成密鑰的一部分。如果測量基不同，則測量結果將是隨機的，不能用於生成密鑰。 通過對大量光子進行測量和比對，Alice和Bob就能夠生成一個足夠長的、完全相同的隨機密鑰。然後，他們就可以用這個密鑰來加密和解密任何需要保密傳輸的經典信息，例如文本、文件、語音甚至視頻。最關鍵的是，在整個密鑰分發過程中，任何試圖竊聽的行為都會導緻量子態的改變，從而被Alice和Bob檢測到，他們會立即放棄使用這個被汙染的密鑰，重新進行密鑰分發。 第五章：從理論到實踐：QKD的技術挑戰與發展 盡管量子密鑰分發在理論上提供瞭無懈可擊的安全性，但在實際部署中仍麵臨諸多挑戰。首先是量子信號的衰減。光子在傳輸過程中會受到介質（如光縴或自由空間）的衰減，導緻信號強度減弱，這會限製QKD的傳輸距離。為瞭剋服這一問題，研究人員正在開發各種技術，例如使用高亮度單光子源、高效率單光子探測器，以及量子中繼器來延長QKD的有效距離。 其次是QKD係統的集成和成本。將量子光源、探測器、調製器等精密器件集成到一個穩定、可靠且成本可控的係統中，是實現QKD大規模應用的關鍵。目前，QKD設備仍然相對昂貴，這限製瞭其在廣泛領域的普及。 再者是QKD協議的安全性證明和抗量子攻擊的魯棒性。雖然基於物理原理的安全性是QKD的優勢，但任何協議在麵對不斷發展的攻擊手段時，都需要不斷進行安全評估和改進。此外，一些現實世界的QKD實現中可能存在側信道攻擊的風險，即攻擊者可能通過分析設備的物理特性來推斷密鑰信息。因此，開發更 robust 的QKD協議和硬件設計是持續的研究方嚮。 第六章：量子保密通信的未來展望與應用場景 盡管麵臨挑戰，量子保密通信的發展勢頭強勁。目前，已有多個國傢和地區在積極部署QKD網絡，包括城域QKD網絡、骨乾網以及衛星QKD項目。這些網絡為政府、金融機構、科研單位等對安全性要求極高的用戶提供瞭強大的安全保障。 未來的量子保密通信將更加多樣化。除瞭點對點QKD，量子密鑰網絡（Quantum Key Network, QKN）和量子互聯網（Quantum Internet）的構建正在逐步推進。量子密鑰網絡將能夠實現多用戶之間的安全密鑰共享，而量子互聯網則將能夠傳輸量子信息本身，從而實現更強大的量子計算和量子通信能力。 量子保密通信的應用場景將日益廣泛。除瞭傳統的軍事、金融和政府部門，它還將應用於： 企業級通信安全： 保護商業機密、客戶數據和知識産權。 物聯網（IoT）安全： 為海量互聯設備提供端到端的安全通信。 醫療健康： 保護敏感的病患信息。 智能電網： 確保關鍵基礎設施的通信安全。 分布式量子計算： 連接分布式的量子計算機，實現更強大的計算能力。 結語 量子保密通信不僅僅是一項技術，它代錶著信息安全領域的一場深刻變革。它將我們從依賴數學難題的加密時代，帶入到基於物理定律的絕對安全時代。瞭解並掌握量子保密通信，不僅是對前沿科學的探索，更是對未來信息安全格局的預判和準備。本書的編寫，旨在為讀者提供一個全麵、深入、且易於理解的視角，共同展望一個更加安全、可靠的數字未來。

評分☆☆☆☆☆

從一個深度愛好者的角度來看，這本書的價值在於它巧妙地平衡瞭理論的深度與可及性。很多同類的專業書籍，要麼為瞭追求學術的純粹性而變得晦澀難懂，對普通讀者關上瞭大門；要麼為瞭迎閤大眾而流於錶麵，失去瞭實質性的內容。然而，這本書似乎找到瞭那個完美的黃金分割點。它毫不迴避那些必須涉及的數學工具和物理定律，但同時，作者總能用一種近乎詩意的語言來解釋這些冰冷的代碼和公式背後的自然法則。我感覺自己好像在攀登一座宏偉的山峰，雖然路徑麯摺陡峭，但每當到達一個休息平颱，都能俯瞰到令人驚嘆的風景——那種豁然開朗的喜悅感，是閱讀其他書籍很難體會的。這種行文的節奏感，使得冗長的學習過程變得不再那麼枯燥，反而充滿瞭期待下一次“頓悟”的樂趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計本身就透露齣一種深邃的科技感，那種深藍與黑色的交織，仿佛將讀者瞬間拉入瞭一個充滿無限可能的未來世界。我拿到書的時候，就被那種厚重而精良的裝幀質感所吸引，拿在手裏沉甸甸的，預示著裏麵承載著不容小覷的知識分量。雖然我目前纔翻閱瞭開篇的幾個章節，但已經能感受到作者在構建理論框架時所下的苦功。他並沒有急於拋齣那些晦澀難懂的公式，而是選擇瞭一種循序漸進的方式，從最基礎的物理學原理齣發，慢慢鋪陳齣整個宏大體係的藍圖。特彆是對於一些核心概念的闡述，作者似乎總能找到一個絕妙的比喻，將原本抽象難懂的原理描繪得生動形象，讓我這個非專業人士也能勉強跟上思路。我特彆欣賞他那種嚴謹又不失溫度的敘事風格，仿佛一位經驗豐富的導師，耐心地引導著每一個初涉此領域的學習者，讓人在感到挑戰的同時，也充滿瞭探索下去的勇氣和期待。這種對細節的把控和對讀者的體貼，使得閱讀過程本身成為瞭一種享受，而非單純的知識灌輸。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖示設計簡直是教科書級彆的典範。在處理如此復雜和高維度的概念時，清晰的視覺輔助是至關重要的，而這本書在這方麵做得極其齣色。每一張插圖，無論是用於說明量子態疊加的示意圖，還是描繪糾纏粒子間連接的圖形，都經過瞭精心設計，不僅僅是裝飾，更是理解關鍵步驟的必要工具。我尤其喜歡它在章節末尾設置的“思考題集錦”部分，那些問題往往不是簡單的知識點復述，而是要求讀者進行批判性思維的綜閤運用，這無疑提升瞭書籍的實用價值。很多技術書籍讀完後常常留下“隻知其然，不知其所以然”的空虛感，但這本書似乎刻意避免瞭這一點。它強迫你停下來，真正去思考每一個數學模型背後的物理意義，這種深度的互動感，讓這本書的知識吸收效率遠超我預期的平均水平。

評分☆☆☆☆☆

初讀此書，最令我震撼的並非是那些尖端的理論突破，而是作者對於曆史脈絡梳理的清晰度。他沒有將量子通信視為憑空齣現的空中樓閣，而是將其置於整個信息技術發展史的長河之中進行審視。這種宏觀的視角極大地幫助我理解瞭，為何在當前這個信息安全日益脆弱的時代背景下，這類顛覆性的技術會應運而生，並成為下一代技術競爭的焦點。我注意到作者花瞭相當大的篇幅去探討早期經典加密理論的局限性，那種分析既犀利又客觀，毫不留情地指齣瞭傳統密碼學在麵對物理學新發現時的必然退場。閱讀這些曆史迴顧，就像是在看一部精彩的科技編年史，讓人不禁對那些先行者的智慧深感敬佩。更令人稱道的是，作者在論述技術發展瓶頸時所展現齣的那種深刻洞察力，他似乎總能提前預判到讀者可能産生的疑問，並在恰當的時機給齣富有啓發性的解答，使得整個閱讀體驗流暢且富有層次感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和印刷質量，可以說達到瞭收藏級的標準。紙張的選擇觸感溫潤，墨跡清晰銳利，即便是長時間在燈下閱讀，眼睛也不會感到明顯的疲勞。這對於一本涉及大量公式推導和復雜圖錶的專業書籍來說，是一個非常重要的細節。我觀察到在處理一些涉及到三維空間錶示的圖例時，色彩的過渡和層次感處理得非常細膩，這在一定程度上彌補瞭平麵閱讀的局限性。更值得一提的是，這本書的索引係統做得極其完善，當我需要迴顧某個特定概念時，能夠迅速定位到相關內容，這極大地提高瞭查閱效率。總而言之，這不僅是一本知識的載體，更是一件製作精良的工藝品，體現瞭齣版方對於知識傳播載體應有態度的尊重。這種對物理實體的極緻追求，讓人更願意將它擺在書架上最顯眼的位置，時刻提醒自己去親近和研讀其中的智慧。