量子通信技术及发展
量子通信技术的发展历程与研究进展综述
量子通信技术的发展历程与研究进展综述引言：量子通信技术作为一项前沿而又具有巨大潜力的技术，正在各国科学家的共同努力下发展迅猛。
本文将对量子通信技术的发展历程和研究进展进行综述，力求全面介绍该领域的最新动态和未来发展趋势。
1. 量子通信技术的起源量子通信技术的起源可以追溯到上世纪80年代，当时基于量子特性的密码学开始引起人们的关注。
1992年，Charles H. Bennett和Gilles Brassard首次提出了量子密码学的概念，提出了著名的BB84协议，为量子通信的发展奠定了基础。
2. 量子通信技术的发展历程2.1 量子密钥分发量子密钥分发（QKD）是量子通信技术的核心之一，它利用量子力学的测量不可区分性原理实现了信息的绝对安全传输。
随着技术的不断进步，QKD在实验室中获得了成功，并逐渐向商业化发展。
2.2 量子隐形传态量子隐形传态是另一项重要的量子通信技术，它利用了量子纠缠和纠缠态的特殊性质实现了信息的快速传输。
1993年，Bennett等人首次提出了量子隐形传态的概念，并在实验中验证了其可行性。
随后，科学家们不断改进、优化技术，使得量子隐形传态的距离和可靠性得到了显著提高。
2.3 量子纠缠量子纠缠是量子通信技术的基石之一，它是指两个或多个粒子之间存在一种特殊的量子关联关系，无论它们之间有多远，它们的量子状态都是密切相关的。
量子纠缠可以实现量子态的远程传输、量子计算的分布式处理等功能，具有重要的理论和实验价值。
2.4 量子中继量子中继技术是实现量子通信长距离传输的关键技术之一，它可以将量子信息从一个节点传输到另一个节点，扩大了量子通信的覆盖范围。
科学家们利用量子纠缠和量子隐形传态来实现了量子中继，为实现长距离量子通信提供了重要的技术支持。
3. 量子通信技术的研究进展3.1 量子通信技术在实验室中的突破随着技术的不断进步，科学家们在实验室中取得了一系列重要的突破。
例如，研究人员通过引入新型量子信道，实现了更稳定、高效的量子通信；他们还开展了一系列的实验验证，证明量子通信的实用性和可靠性。
量子通信技术的前景与挑战
量子通信技术的前景与挑战随着科技日新月异，信息通信技术也在不断地向前发展。
其中，量子通信技术作为一种新兴的通信方式，备受瞩目。
相比于传统的信息传输方式，量子通信技术具有更高的安全性和更快的传输速度。
本文将探讨量子通信技术的前景和挑战。
一、量子通信技术的前景目前，人们普遍使用的是传统的信息传输方式，例如通过电子邮件、短信的方式进行信息的传递。
然而，随着信息的快速增加，这种方式可能已经面临安全性差、传输速度慢等问题。
相比之下，量子通信技术具有更高的安全性和更快的传输速度。
量子通信技术是通过利用量子现象进行信息传输的一种通讯方式，它可以有效地解决信息传输中的安全性问题。
首先，量子通信技术克服了传统通信方式中的拦截风险。
在传统通信方式中，数据可以被黑客或间谍窃听和截获，从而导致信息泄露和严重安全问题。
而在量子通信技术中，通信双方使用的是量子密钥。
波动性质的量子密钥使得黑客无法截获传输的信息内容，从而有效保证了信息的安全性。
其次，在传统通信方式中，数据传输的速度往往受到网络带宽的限制，传输速度非常缓慢。
而在量子通信技术中，由于量子信息传递的速度比光速要快得多，因此可以实现比传统通信方式更快的信息传输速度，从而解决了传统通信方式速度慢的问题。
通过使用量子通讯方式，可以在很短的时间内传送大量数据，可以大大提高数据传输的效率。
二、量子通信技术的挑战然而，虽然量子通信技术具有良好的前景，但也面临着一些挑战。
首先，目前的量子通信技术还处于起步阶段，需要进一步的研究和开发。
虽然量子通信技术已经实现了一些成功的实验，但真正的成熟应用还要面临一系列的技术难题。
例如，如何实现长距离量子通信、如何进行高效的量子通信等问题，这些问题需要科学家们进行进一步研究和探索。
其次，量子通信技术的安全性也需要进一步提高。
虽然量子通信技术具有更高的安全性，但也面临着被攻击的风险。
例如，可以通过暴力攻击量子密码来获取密钥，或利用单光子探测器、相位干扰等技术来攻击量子通信系统，从而降低其安全性。
量子通信技术的原理及应用
量子通信技术的原理及应用量子通信技术是近年来备受关注的新兴技术，其原理和应用已引起广泛关注。
量子通信技术是基于量子力学的原理和技术，能够实现不可破解的加密、超高速传输、超远距离通信以及量子计算等多种功能。
本文将介绍量子通信技术的原理和应用，并探讨其未来发展方向。
一、量子通信技术的原理在传统的通信中，信息的传输是利用电子、光子、声波等载体完成的，而量子通信技术则是利用量子信息进行通信的。
量子通信技术的核心是量子比特（qubit）的存储、传输和操作。
由于量子比特具有量子纠缠、量子隐形传态、量子态复制不可能等基本特性，因此在信息的传递、存储、处理等方面有着传统通信技术无法比拟的优势。
在量子通信中，信息的传递是通过量子态的传输完成的。
量子态包括脉冲光子和自旋电子等物理量子，最常用的是使用光子作为量子比特来传递信息。
量子比特具有叠加态的特性，也就是说可以同时处理0和1两种信息。
因此，可以用一个量子比特同时处理多个信息，从而大大提高通信效率。
二、量子通信技术的应用量子通信技术不仅仅是一个学术话题，更是一个具有广泛应用前景的技术。
目前，量子通信技术主要应用于保密通信、量子密钥分发、量子计算、量子测量等领域。
1. 保密通信相信大家对于保密通信并不陌生，比如军事、情报、金融等领域中需要保密通信，这些信息的泄露都将会面临非常严重的后果。
而传统的保密通信技术基于复杂编码算法，而量子通信技术则依赖于量子物理学的基础。
利用随机的量子的结果来传递明文和密文，例如密钥分发技术，只要你存在偷窥，则将会改变原始密钥的行为，双方将可以立即确定这一事件并且重新生产一个新的密钥，这个正确性验证的过程基于量子隐形传态的原理，不能被第三方干扰。
2. 量子密钥分发量子密钥分发是一种利用量子纠缠的技术对密钥进行保密传输的方法。
在量子密钥分发中，发信人将量子比特发射给收信人，发信人和收信人在量子比特上测量值不同，但总是匹配的，从而确保量子比特在传输过程中没有被偷窥或篡改。
量子通信的安全性与未来发展
量子通信的安全性与未来发展在当今科技飞速发展的时代，通信技术的革新始终是推动社会进步的重要力量。
其中，量子通信作为一项前沿的技术，正逐渐崭露头角，引发了广泛的关注和研究。
量子通信不仅在通信速度和效率方面带来了巨大的提升，其最为突出的特点当属无与伦比的安全性，同时也展现出了广阔的未来发展前景。
首先，我们来探讨一下量子通信的安全性。
传统的通信方式，如我们日常使用的电话、网络等，信息在传输过程中存在被窃取、篡改的风险。
而量子通信则基于量子力学的基本原理，从根本上保障了通信的安全。
量子密钥分发是量子通信中保障安全的关键技术之一。
其核心原理是利用量子的不可克隆性和测不准原理。
简单来说，就是一旦有人试图窃取量子密钥，就会不可避免地对量子态造成干扰，从而被通信双方察觉。
这种特性使得量子密钥在理论上具有“绝对安全”的属性。
相比传统加密技术，量子通信的安全性优势明显。
传统加密算法，无论多么复杂，都存在被破解的可能性。
随着计算能力的不断提高，一些曾经被认为安全的加密算法也可能变得不再可靠。
但量子通信的安全性并非依赖于数学计算的复杂性，而是基于物理定律，这就为信息安全筑起了一道坚不可摧的防线。
另外，量子通信还能够有效防范“中间人攻击”。
在传统通信中，攻击者可以在通信双方不知情的情况下，截取并篡改信息，然后再将篡改后的信息发送给接收方。
而在量子通信中，由于量子态的特殊性质，这种攻击手段几乎无法实现。
接下来，让我们展望一下量子通信的未来发展。
在未来，量子通信有望在多个领域得到广泛应用。
金融领域，涉及大量的资金交易和敏感信息，对通信安全的要求极高。
量子通信可以为金融交易提供安全可靠的通信保障，防止信息泄露和篡改，保障金融市场的稳定和安全。
政务领域同样如此。
政府部门之间的通信往往涉及国家机密和重要决策，量子通信的应用能够确保政务信息的安全传输，提高政府的工作效率和决策的科学性。
在国防军事方面，量子通信的意义更是重大。
军事通信的保密性和可靠性直接关系到国家的安全和战争的胜负。
量子通信技术的应用分析与发展趋势
量子通信技术的应用分析与发展趋势量子通信技术是基于量子力学的一种高度安全的通信方式，它不仅能够确保信息的安全性，还能够提高通信的效率。
近年来，随着量子通信技术的发展，越来越多的人开始关注这项科技，并且探究它的应用前景及发展方向。
一、量子通信技术的应用分析1. 通信领域在通信领域，量子保密通信是量子通信技术应用的首要方向之一。
在当前的传统加密方式中，信息的传输流向是以经典电信网络为基础的。
这种传输方式很容易受到黑客攻击，数据被窃取或篡改的风险很大。
而量子保密通信利用的是量子特性，即量子态不可克隆和量子纠缠等，使得信息无法被攻击者窃取，实现了通信的绝对保密和完美安全。
2. 数据传输领域在数据传输领域，量子通信技术可以用于保护工业数据传输等方面的信息安全。
在工业传输过程中，往往会因为信号干扰和窃听等问题而出现信息泄露现象。
而量子通信技术的独特特性使得它可以作为一种安全的通信方式被应用于工业数据传输领域。
3. 数字电视领域在数字电视领域，量子通信技术可以用于视频编码和解码，从而保证视频的清晰度和质量。
此外，量子通信技术还可以实现视频的全息传输，大大扩展视频传输的范围和内容。
二、量子通信技术的发展趋势1. 量子网络的建设量子网络是一种能够实现高速量子通信的网络，包括了量子数据传输、量子计算、量子控制等多个方面。
未来，随着量子通信技术的发展和应用不断深入，量子网络将成为一个重要的发展方向。
2. 光量子计算机的研发光量子计算机是指利用光子的量子态作为计算处理的基本单元的计算机。
与目前的传统计算机相比，光量子计算机能够在计算速度和运算能力上实现指数级的提升，从而可以更好地支持数据处理和科学研究等领域。
目前，世界上已经有不少科研机构在进行光量子计算机的研发工作。
3. 量子卫星技术的发展量子卫星是指利用量子纠缠和量子态传输技术，建立起来的量子通信卫星。
量子卫星低轨道时，能够建立地面站到卫星之间的安全量子通信，对地面通信和空间信息采集等领域都将提供很大便利。
量子通信技术的应用领域
量子通信技术的应用领域量子通信技术是一项前沿的技术，利用量子力学原理实现信息的传递和加密。
与传统的经典通信方式相比，量子通信技术可以实现更高的安全性和更快的传输速度。
随着科学技术的发展，量子通信在多个领域有着广泛的应用。
一、量子通信在通信领域的应用在信息通信领域，量子通信技术可以用于保护通信内容的安全性。
传统的加密方式可以被破解，而量子通信采用的是基于量子力学原理的加密方式，通过量子纠缠和不可克隆性原则，可以实现传输信息的绝对安全。
这种安全性是无法破解的，即使攻击者使用了最先进的计算机技术。
量子通信技术也可以解决通信距离的限制问题。
在传统的光纤通信中，随着信号传播距离的增加，信号逐渐衰减，导致通信质量下降。
而量子通信则可以利用量子纠缠特性，在量子信道中实现长距离通信而不受衰减的影响。
这种技术可以为远距离通信提供更加可靠和高效的解决方案。
二、量子通信在金融领域的应用量子通信技术在金融领域有着广泛的应用。
随着金融交易的全球化和数量的爆炸式增长，金融信息的安全和保密成为了关键问题。
传统的加密方式很容易被破解，而量子通信技术可以提供更高的安全性，使金融交易更加安全可靠。
此外，量子通信技术还可以应用于金融市场的高频交易。
高频交易要求交易速度非常快，而量子通信的传输速度可以达到光速的10倍以上。
这意味着高频交易可以实现更快的订单传递和执行，提高交易效率，降低交易风险。
三、量子通信在医疗领域的应用在医疗领域，量子通信技术可以被应用于医疗信息的安全传输和存储。
医疗信息的保密性极为重要，而传统的加密方式容易被攻破。
量子通信技术的高安全性可以保护病人的个人信息和医疗数据，防止患者隐私泄露。
另外，量子通信技术还可以用于医疗图像的高效传输和存储。
医疗图像通常体积较大，传统的网络传输速度较慢，限制了医生对图像的实时查看和分析。
而利用量子通信技术，可以实现医疗图像的高速传输和存储，为医生提供更准确和快速的诊断结果。
四、量子通信在科学研究中的应用量子通信技术在科学研究领域有着重要的应用。
量子通信技术的发展
量子通信技术的发展随着科技的飞速发展，人们对于通信技术的要求越来越高。
而由于传统通信方式存在着一些缺陷，导致信息传输的安全性、隐私性、延迟性都无法达到最优化的状态。
于是，科学家们开始研究新型的通信技术，其中最具潜力的是量子通信技术。
一、量子通信技术的基本原理量子通信技术是一种基于量子力学原理的通信技术，其实质是通过利用量子特有的性质来实现信息传输。
这些量子特有的性质包括：量子叠加态、量子纠缠、量子不可克隆定理等。
其中，量子纠缠是量子通信技术的核心原理。
量子纠缠是一种量子态，两个或多个粒子可以处于一个联合的量子状态中，即这些粒子之间存在着某种神秘的联系。
如果对其中一个粒子状态进行测量，那么与之纠缠的其他粒子也会发生变化，这种变化是瞬时的，无论是距离也好，时间也罢，都没有关系。
这种性质可用于实现量子通信。
二、量子通信技术的发展历程早在20世纪80年代初，科学家们就已经开始研究量子通信技术，但当时由于技术发展水平和理论知识水平的限制，这一技术面临着很大的困境。
直到90年代初期，量子通信技术才迎来了一个重要突破。
1992年，C.H. Bennett和G. Brassard提出了量子密钥分配协议(QKD)，也就是目前广泛应用的BB84协议。
这一协议能够通过量子特有的特性，实现在带宽受限的情况下安全的密钥分配。
BB84协议的提出，标志着量子通信技术开始进入实际应用阶段。
之后，随着科技水平的逐渐提高，量子通信技术被应用于其他领域。
例如，基于量子测量的单光子检测技术，为生物学的研究提供了强有力的手段。
同时，利用量子隧穿效应实现的量子利用过载技术，也在实际应用中取得了一定的成果。
三、量子通信技术的应用前景量子通信技术在未来的应用前景极为广阔。
从量子密码学、干扰防御、信息安全、无线通信和光学通信等领域来看，量子通信技术都有着很大的发展潜力。
量子密码学，是指利用量子力学的原理实现加密和解密操作，最终保证信息的安全性。
量子通信技术发展现状及发展趋势研究
量子通信技术发展现状及发展趋势研究
量子通信技术是一种基于量子力学原理的通信技术，具有不可破解性、高速传输和安全性等优点，被认为是未来通信技术的发展方向之一。
目前，量子通信技术已经实现了一些基本的量子通信任务，如量子密钥分发、量子密码协议、量子纠缠分发等，并在实际应用中取得了一些成功的实验结果。
随着量子科技的发展，量子通信技术也将逐步成熟，未来量子通信技术的发展趋势主要包括以下几个方面：
1.实现更高效的量子通信任务：未来的量子通信技术将致力于实现更高效的量子通信任务，如量子支付、量子网格等。
2.发展更高速的量子通信网络：随着量子通信技术的发展，将逐步建立起更加完善和高效的量子通信网络，实现全球范围内的量子通信。
3.开发更加实用的量子通信设备：未来的量子通信技术将推动量子通信设备的不断发展，如量子通信芯片、量子通信模块等，以满足各种实际应用需求。
4.加强量子通信技术的标准化工作：未来的量子通信技术需要加强标准化工作，以便实现量子通信技术的国际化和全球化。
综上所述，未来量子通信技术将逐步成熟并广泛应用于各种领域，成为推动信息时代进步的重要力量。
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207doi:10.3969/j.issn.0253-9608.2018.03.007量子通信技术及发展赵海龙†中国酒泉卫星发射中心，甘肃 酒泉 732750摘要 介绍了经典加密技术与量子加密技术的原理，对量子通信的实现过程、发展现状和发展趋势进行了论述，并澄清了对量子通信理解上的几个误区。
关键词 量子通信；加密技术；单光子孙子曰：“知彼知已，百战不殆。
”现代战争是信息化支配下的高科技战争，谁掌握了战场信息，谁就掌握了战争主动权。
密码通信作为军事通信中的组成部分，在现代战争中扮演着重要角色。
在第二次世界大战期间，德军启用了一种新型的密码机——恩尼格码机，它可以产生8万亿个不重复的密码字母，被德军称为牢不可破的密码机。
为了破解德军的密码系统，英国组织了一批数学家、工程师和一万多名志愿者从事破译工作。
这些人中，包括了后来在计算机界享有盛名的艾伦•麦席森•图灵(Alan Mathison Turing)。
在破译德军密码的过程中，图灵根据他天才的设想，先后研制出两代译码机，第一代大部分由继电器组成，第二代则全部由电子管组成，包括1 500多个电子管。
第一代译码机在保卫伦敦的空战中使英国空军占得先机，令德国轰炸机损失惨重。
第二代译码机被称为“巨人”，先后破译了48 000多份机密文件，平均每小时破译超过11份机密情报。
在德军发动的“海狼”行动中，英军一举击沉德军600多艘舰艇。
在诺曼底登陆等一系列战役中，“巨人”破译的情报为战争提供了重要支持，甚至有人认为，“巨人”的参战改变了战争进程。
可以说，图灵研制的“巨人”译码机就是现代意义上的计算机。
然而由于保密等原因，直到20世纪70年代，英国政府解密了相关档案后，图灵的工作才为世人所知。
导致世界首台计算机这一殊荣被美国宾夕法尼亚大学1946年研制的“ENIAC ”获得，“ENIAC ”其实比图灵的“巨人”机晚了两年。
为了纪念图灵对计算机技术发展所做的贡献，美国计算机协会于1966年设立了“图灵奖”，每年颁发一次，每次一般只授予一名科学家，目前的奖金是100万美元，被称为“计算机界的诺贝尔奖”。
中国学者姚期智曾获得2000年的 “图灵奖”。
同样是在第二次世界大战期间，由于美军识破了日本海军的作战计划，导致日军在中途岛海战中惨败。
为了鼓舞士气，山本五十六决定到前线去慰问部队。
这一电报被国民党的机要人员池步洲截获并且破译出了到达、离埠时间和相关地点等重要信息。
这份电报经由蒋介石转交罗斯福后，美军制订了详细的伏击计划，派出了由16架战斗机组成的一个飞行中队，在山本将要到达的一座岛屿上空等待。
美机到达后不到一分钟，山本的飞机准时到达，在30 s 内被打成了筛子，座机掉下去后挂在树上，直到第二天才被日军找到。
这位因策划和发动珍珠港战役而一战成名的一代枭雄就此丧命。
†通信作者，研究方向：量子理论、粒子物理等。
E-mail: zhlzyj@1 经典加密技术由上所述，我们看到密码通信在战争中的重要性。
那么，加密技术是如何实现的呢？最基本的方法有两种：一种是换位加密法，一种是替换加密法。
换位加密法就是依照某种特定的规则重新排列明文，即打乱明文字母原来的顺序。
例如：明文为“A BIRD CAN FLY”此明文经过简单的换位后，得到密文为“YLF NAC DRIB A”替换加密法是用其他的字母或符号去代替明文中相应字母。
先要按照一定的规则，创建一个密码表，在发送时，把每个字母用相应的字母或符号代替，即得到密文。
历史上著名的凯撒密码就是把每个字母用它后面的第3个字母代替得到。
例如：A用D代替，B用E代替，X用A代替等。
目前现代加密算法有两种：对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密算法是指加密和解密使用同一个密钥，它的特点是算法公开、计算量小、加密速度快。
常见的对称加密算法有DES/3DES、RC2/RC4和Blowfish等。
DES是出现最早的对称加密算法，加密位数为56位，广泛用于IC卡、银行卡、POS机等加密要求较低的场合。
其加密方法是把明文分成两块，使用子密钥对其中一半进行循环操作，然后将结果与另一半进行异或运算。
接着交换这两半，继续执行以上过程，共进行16轮操作，使用异或、置换、代换和移位4种运算。
目前最先进的对称加密算法是美国2001年公布的先进加密标准AES，最高可加密256位，以目前计算机的速度，采用穷举法破解需要几十亿年。
对称加密算法在安全性上的缺点是双方使用相同的密钥，假如有一位机要人员调离，则密码要重新更换一遍。
正如一个办公室的人员调离，为了安全起见，办公室的锁和其他所有人的钥匙都要重新换一遍一样。
非对称加密算法则克服了对称加密算法在安全性上的不足，它使用两把不同但完全匹配的钥匙，称为公钥和私钥。
公钥是公开的，任何人都知道，私钥则只有自己知道。
A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。
B收到这个信息后，用自己的私钥解密信息。
其他收到报文的人都无法解密信息，因为只有B才有私钥。
常见的非对称加密算法有RSA、Diffi-Hellman等，其中公钥和私钥的产生最常用的方法是大数的因式分解，即要把一个很大的数分解为两个因子的乘积，在数学上没有好的算法，只能采用穷举法。
这种算法很耗费时间，对于一个很大的数来说，分解运算需要数十亿年，所以RSA是目前应用最广、最安全的非对称加密方法。
非对称加密思想的提出是一个非凡的创举，因为它解决了网络应用中的安全性问题。
今天我们之所以能在网络上安全地进行淘宝购物、买火车票、银行转帐、发送邮件等一系列操作，RSA等非对称加密算法功不可没。
因此，非对称加密算法的最早提出者Diffi和Hellman获得了2016年的“图灵奖”。
非对称加密算法的缺点是加密速度慢，尤其是密钥位数多的情况下更是如此。
在实际应用中，两种加密方法要配合使用，以达到既快速又安全的目的。
例如：邮箱帐号和登陆密码可以采用非对称加密算法，而邮件内容则使用对称加密算法。
密钥的破解方法有两种：一种是穷尽搜索法，这种方法对于密码位数很多的情况，基本上无法破解；另一种是密码分析方法，包括惟密文破解、选定明文的破译、已知明文的破译和选择密文攻击等方法，每种方法实施起来都有局限性，这里不详述。
2 量子加密技术加密和解密是一对矛和盾。
无论加密技术多么先进，在原理上总存在着漏洞，给破译者留下一定的操作空间。
那么有没有一种加密方法能够实现原理上的无漏洞，使得破译者无法解密呢？数学家们经过论证，提出只有“一次一密”的方法才能确保无法破译。
然而正所谓知易行难，只有在量子通信技术发展起来以后，“一次一密”的方法才得以实现，量子通信也正是靠“一次一密”的绝技才得到了绝对安全可靠的通信保障。
208209量子通信有两种方案。
一种是直接通信方案，常见的如“乒乓协议”等，是采用量子通信手段直接传送信息。
这种方案也叫量子隐形传态，是将甲地的某一粒子的未知量子态，瞬间转移给乙地的另一个粒子。
但量子隐形传态目前处于实验室阶段，在实际的量子通信中尚未有成功实现的报道。
另一种应用最广、发展势头正猛的是间接通信方案，也称为量子密钥分发方案。
它有两个信道：一个是经典信道，使用普通的有线或无线方法发送密文；另一个是量子信道，专门用于产生密钥。
每发送一次信息，通信双方都要重新生成新的密钥，即每次加密的密钥都不一样，实现了报文发送的“一次一密”，并且在密钥发送的过程中还可以检测有无侦听者，所以它可以在原理上实现绝对安全可靠的通信。
目前所谓的量子通信一般采用的是通过量子信道分发密钥的方案，其示意图如图1所示。
通过量子信道分发密钥的想法最早是Bennett 和Brassard 于1984年在IEEE 的一次国际会议上提出的，故称为BB84协议，并于1992年由IBM 公司首次实现。
作为量子密钥的载体——单光子，在自由空间传输了32 cm ，传输速率为10 bit/s 。
量子通信包括两方面的工作：一是硬件设备，用于产生、传送和检测单光子序列；二是通信协议，目前最常用的是BB84协议及其改进型。
图2是Bennett 的第一个量子密钥分发实验示意图。
图1 量子通信过程示意图图2量子密钥分发实验示意图图2中发光二极管产生的激光脉冲经过聚焦透镜L 后，垂直入射到滤光片F 上，脉冲中的绝大部分光子被反射或吸收，理想情况是只有一个光子通过滤光片。
但实际难以做到，一般经过滤光片后，要达到0.1个光子/脉冲的水平，即每产生10个脉冲，只有一个光子通过。
然而即使是这样，由于量子起伏，在偶然情况下，也会出现一次有两个或多个光子通过滤光片的情形，这就给窃听者留下光子数分离攻击的漏洞。
为了补救这一漏洞，在BB84协议的基础上，人们又提出了基于诱骗态的量子密钥分发方案。
单光子经过偏振片Q 后，变为水平/垂直偏振或+45º/-45º偏振(取决于每次随机选择的偏振片Q 的偏振方向)，即发送的光子每次等概率地处于水平偏振、垂直偏振、+45º偏振和-45º偏振4种状态之一。
P1、P2、P3是光电调制器，用于对单光子序列进行编码计数。
在接收端，Bob 使用检偏棱镜W 对光子进行检测，以确定光子的偏振状态。
Bob 每次随机地选用水平/垂直偏振基或斜偏振基进行检测，每次可以检测到相互正交的两个偏振状态，如图2中的D1和D2所示。
下面我们对照表1说明BB84协议的具体内容。
为了简化，表中列出了8次单光子发送和接收情况。
表1 BB84通信协议在第1次发送时，A选用的偏振片(图2中的Q)为+45º偏振。
在接收端，B采用水平/垂直偏振方案进行检测。
然而可惜的是由于线路损耗，这个光子没有到达B。
接着进行第2次发送/接收。
这次A检测的结果为-45º偏振，B采用斜偏振检测方案，这次光子成功地到达B，B检测的结果当然是-45º偏振。
第3次A发送的光子是水平偏振，B采用斜偏振检测方案。
这次的情况比较有意思，因为发送方和接收方的检测方案不一致。
那么根据量子态的叠加原理，或者直接应用光学中的马吕斯定律，检测后的光子有一半概率处于+45º偏振，有一半概率处于-45º偏振，这是因为一个线偏振可以认为由两个相互正交的线偏振合成。
当测量时，光子偏振坍缩到这两个正交方向的概率相同。
这次检测的结果是光子处于+45º偏振。
第4次发送的光子仍是水平线偏振，B采用水平/垂直偏振方案进行检测，得到的结果当然是水平线偏振。
后4次的检测情况类似。
本次通信过程完毕。
然后B采用经典的方法(如打电话或发送邮件)告知A他每次采用的检测基(即每次采用的是水平/垂直偏振方案还是斜偏振方案)。
A告诉他哪几次选对了。
在表1的情况，即第2、4、6、7次双方发送和接收的检测基一致。