量子保密通信
量子密码学技术如何确保通信安全
量子密码学技术如何确保通信安全在当今数字化的时代，通信安全成为了至关重要的问题。
从个人的隐私信息到国家的机密数据，都需要强大而可靠的安全保障措施。
量子密码学技术的出现，为通信安全带来了革命性的变革。
那么，它究竟是如何确保通信安全的呢？要理解量子密码学技术确保通信安全的原理，首先得明白传统通信加密方式的局限性。
传统的加密方法，如对称加密和非对称加密，在一定程度上保障了通信的安全性。
然而，随着计算能力的不断提升，尤其是量子计算机的发展，这些传统加密方法面临着被破解的风险。
量子密码学技术则基于量子力学的独特性质来实现安全通信。
其中一个关键的概念是“量子态不可克隆定理”。
这意味着，量子态无法被精确复制。
如果有人试图测量或复制一个量子态，它就会被破坏，从而被通信双方察觉。
量子密钥分发是量子密码学中最常见和重要的应用之一。
在量子密钥分发过程中，通信双方通过发送和接收量子态来生成共享的密钥。
这个密钥是完全随机且保密的。
比如说，通过光子的偏振态来传输信息。
光子可以处于水平偏振、垂直偏振、45 度偏振或 135 度偏振等状态。
发送方随机选择这些偏振态来编码信息，接收方通过特定的测量装置来测量光子的偏振态。
由于量子态的不可克隆性，如果有第三方试图窃听，就会干扰光子的偏振态，从而被通信双方发现。
另外，量子密码学技术还具有“一次一密”的特点。
这意味着每次通信都使用全新的、随机生成的密钥，大大增加了密码的安全性。
即使攻击者获取了之前通信的部分信息，也无法对后续的通信进行破解。
与传统加密技术相比，量子密码学技术具有更高的安全性和可靠性。
传统加密技术的安全性依赖于数学难题的计算复杂度，而量子密码学技术的安全性则基于物理定律，更加坚实可靠。
量子密码学技术的应用范围也在不断扩大。
在军事领域，它可以保护机密通信不被敌方窃取；在金融领域，确保交易信息的安全传输；在政务领域，保障国家重要数据的安全。
然而，量子密码学技术的发展也并非一帆风顺。
中国电信量子密话原理
中国电信量子密话原理量子密话是一种基于量子物理原理的安全通信技术，通过利用量子叠加态和量子纠缠态的特性实现信息的安全传输和保密。
中国电信积极推动量子通信技术的发展，并在量子密话的研究方面取得了重要进展。
下面将介绍中国电信量子密话的原理。
量子密话的原理主要包括量子加密、量子通信和量子认证三个部分。
首先，量子加密利用量子现象的特殊性质对信息进行加密，使得被传输的信息不容易被窃取。
其原理基于量子态的叠加性和不可克隆性。
量子态叠加性指的是量子消息可以同时处于多种可能性之中，而不是唯一的确定态；量子态的不可克隆性指的是想要准确复制一个量子态是不可能的。
利用这些特性，量子加密可以在信息传输的过程中实现信息的安全性。
其次，量子通信利用量子纠缠态在传输信道中实现信息的安全传输。
量子纠缠是一种量子态的特殊关联性，通过量子纠缠可以实现远距离的信息传输，并保证传输过程中信息的安全性。
在量子通信中，发送方通过提前制备好的纠缠态将信息传输给接收方，接收方通过对纠缠态的测量获得传输的信息。
由于量子纠缠态的特殊关联性，任何人想要窃取信息必须破坏量子纠缠态，从而被检测到。
最后，量子认证是在通信双方进行通信之前进行身份认证的过程。
在量子认证中，发送方通过发送量子比特来证明自己的身份，并验证接收方是否真的是预期的接收方。
这种认证过程基于量子物理的特殊性质，使得验证结果无法被仿冒。
中国电信在量子密话的研究中，开展了一系列的实验，并取得了重要的科研成果。
中国电信成立了中国量子通信卫星工程专项研究组，并于2024年8月成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。
这颗卫星被用于实现卫星与地面之间的量子密话通信，成为全球量子密话研究的重要突破之一总的来说，中国电信量子密话的原理是基于量子物理的特性，通过量子加密、量子通信和量子认证等技术手段，实现信息的安全传输和保密。
随着中国电信量子密话研究的不断深入，相信未来量子密话技术将会在信息通信领域发挥越来越重要的作用。
量子通信技术在保密通信中的应用研究
量子通信技术在保密通信中的应用研究随着信息技术的飞速发展，保密通信技术的重要性越来越被人们所重视。
传统的加密技术，如公钥密码和对称密码技术等，虽然已经在很长一段时间内得到广泛的应用，但这些技术仍面临着安全性无法完全保障的问题。
为了解决这一问题，量子通信技术应运而生。
本文将从量子通信技术的基本原理和实现过程出发，探讨量子通信技术在保密通信中的应用研究。
第一章量子通信技术的基本原理量子通信技术的基本原理是利用量子特性实现通信。
在量子物理中，任何状态的测量都会改变它的状态，这就是经典物理学无法理解的非局域性效应。
量子纠缠是量子物理中的一种特殊现象，在量子纠缠的状态下，两个量子之间的状态是相互关联并在一定程度上影响着彼此。
这种效应是经典物理学无法解释和模拟的，因此天然地适合用来实现保密通信。
量子通信技术在传输信号时，使用量子态作为信息的载体，通过测量实现信号的传递和接收。
在传输的过程中，使用纠缠态来保证保密性，使得任何窃听、篡改等的行为都会被立即检测到。
由于窃听量子态的行为会改变其状态，因此可以通过纠缠态的比对来发现有没有人窃听过量子态。
此外，量子态的传输也具有不可复制性，攻击者无法复制出相同的量子态进行窃听。
第二章量子通信技术的实现过程量子通信技术的实现过程主要分为三个步骤：量子密钥分发、量子密钥检测和数据加密传输。
1. 量子密钥分发量子密钥分发阶段主要是通过量子态的传递，实现密钥的分发。
在这个过程中，发送方和接收方分别使用激光器发出一组量子态，然后通过光纤将量子态传输到接收方。
2. 量子密钥检测量子密钥检测阶段主要是对密钥进行检测和筛选，确保量子码本的正确性和安全性。
在这个过程中，发送方会发送一些随机的比特串给接收方，接收方会根据这些比特串的值来选择需要测量的比特串，并检验这些比特串是否正确。
当两个人的比特串是一致的时候，说明密钥分发过程是安全的。
3. 数据加密传输密钥分发和检测完成之后，就可以使用密钥来进行数据的加密。
量子通信与量子加密技术
量子通信与量子加密技术随着信息技术的高速发展，人们对通信技术的要求日益增加。
传统的通信方式已经不能满足我们的需求，所以量子通信和量子加密技术开始受到越来越多的关注。
量子通信是一种全新的通信方式，它利用量子态来传输信息，具有非常高的保密性和安全性。
量子态是指量子系统的状态，它包含量子信息。
作为一种新型的通信手段，量子通信具有许多传统通信方式无法比拟的优点，比如说非常高的安全性。
量子通信技术分成以下三种：第一种是量子密钥分发。
量子密钥分配是利用量子态创造高度安全的加密密钥的一种技术，它采用量子态传递信息，在传输过程中很难被监听，因此实现了信息的安全传输。
这种通信方式不仅保证了消息的机密性，而且还能够检测到被监听的情况，从而保证了通信的可靠性。
第二种是量子隐形传态。
量子隐形传态是一种通讯方式，它利用量子态传递信息，实现了在传输过程中消息的无干扰传输。
这种通信方式利用了量子叠加态和量子纠缠态的特性，使得传输过程中的信息不会被监听或者干扰。
第三种是量子加密。
相比于传统的加密方式，量子加密能够在传输过程中检测到窃听者的行为，并立即将通信终止，从而保证了信息的安全。
量子加密的基本思想是利用量子纠缠原理来进行加密和解密，这种方式大大提高了信息的安全性。
在实际应用过程中，量子通信技术还面临着诸多的问题和挑战。
首先，量子通信的设备需要非常精密的技术来保持量子态，这对设备和技术要求非常高。
其次，量子通信技术还面临着普及和成本的问题，目前大多数的量子通信技术都非常昂贵，而且还需要大量的研究和资源投入才能进一步推广和完善。
总之，量子通信和量子加密技术是一种全新的通信方式，它具有非常高的保密性和安全性。
虽然它还面临着一些问题和挑战，但是相信随着技术的发展和进步，这种通信方式一定会成为未来的主流通信方式。
量子通信的加密技术
量子通信的加密技术量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式，利用量子比特的特殊性质进行信息传输。
与传统的加密技术相比，量子通信提供了更高级别的安全性，可以有效地防止信息被窃取或篡改。
在量子通信中，加密技术起到至关重要的作用，确保通信的保密性和完整性。
本文将介绍几种常见的量子通信加密技术。
一、量子密钥分发量子密钥分发是实现保密通信的基础。
其原理是利用量子力学的性质，在通信双方之间建立一个安全的密钥，用于加密和解密信息。
在密钥分发的过程中，通信的双方通过量子比特的传输，实现对密钥比特的共享，并且能够检测到任何潜在的窃听者。
量子密钥分发主要包括BB84协议和E91协议两种。
BB84协议是最早提出的量子密钥分发协议，通过发送不同的量子比特来表示不同的密钥比特，接收方通过测量来确定接收到的量子比特的状态，进而得到密钥。
E91协议是一种更高效的量子密钥分发协议，利用了纠缠态和贝尔测量的相关性。
这两种协议都能够实现密钥的安全分发，确保通信的保密性。
二、量子加密量子加密是利用量子力学的特性对信息进行加密和解密的过程。
与传统的加密技术不同，量子加密利用了量子态的特殊性质，使得信息的传输和存储更加安全可靠。
其中，量子加密主要包括量子密钥加密和量子态加密两种方式。
量子密钥加密主要通过共享的量子密钥来加密和解密信息，即使密钥被窃取，也无法破解加密的信息。
而量子态加密则是利用量子态的叠加性质，将信息嵌入到量子态中，并通过测量获得原始的信息。
这两种方式都在实现信息加密的过程中起到了至关重要的作用。
三、量子随机数生成量子随机数生成是利用量子力学的随机性来产生真正的随机数。
传统的随机数生成方式往往依赖于伪随机数算法，而这些算法往往是可预测的。
而量子随机数生成则是通过利用量子力学的测量结果，产生真正的随机数，具有不可预测性和不可复制性。
量子随机数生成主要基于单光子的量子随机数生成器，通过单光子的量子态叠加和测量，获得真正的随机数。
量子通信如何保护信息安全
量子通信如何保护信息安全在当今数字化的时代，信息安全成为了至关重要的问题。
从个人的隐私数据到企业的商业机密，再到国家的战略情报，保护信息不被窃取、篡改或泄露是一项艰巨的任务。
而量子通信作为一种新兴的通信技术，为信息安全提供了前所未有的强大保障。
那么，量子通信究竟是如何实现这一神奇的保护功能的呢？要理解这一点，我们首先需要了解一些基本的量子力学原理。
量子力学告诉我们，微观粒子具有一种奇妙的特性，叫做“量子态叠加”和“量子纠缠”。
量子态叠加意味着一个粒子可以同时处于多种状态，直到被测量时才会确定为其中一种。
而量子纠缠则是指两个或多个粒子之间存在一种特殊的关联，无论它们相距多远，对其中一个粒子的测量会瞬间影响到其他粒子的状态。
基于这些原理，量子通信主要通过两种方式来保护信息安全：量子密钥分发和量子隐形传态。
量子密钥分发是目前量子通信中应用较为广泛的一种方式。
在传统的通信中，密钥的分发往往是信息安全的薄弱环节。
因为传统的密钥分发方式可能会被黑客窃听或破解。
而量子密钥分发则利用了量子态的不可克隆性和测量的随机性，确保了密钥的绝对安全。
具体来说，发送方和接收方通过量子信道（例如光子的传输）来共享一组随机生成的量子态。
如果有第三方试图窃听，由于量子态的特殊性质，窃听者的测量必然会干扰量子态，从而被发送方和接收方察觉。
一旦发现有窃听行为，双方就会丢弃当前的密钥，重新进行分发，直到获得安全的密钥。
有了安全的密钥，通信双方就可以用传统的加密算法对信息进行加密和解密。
但与传统通信不同的是，这里的密钥是绝对安全的，因此整个通信过程也就具备了极高的安全性。
另一种方式是量子隐形传态。
它可以在不传输粒子本身的情况下，将一个粒子的量子态精确地传输到另一个粒子上。
这一过程看似神奇，但背后依然是基于量子力学的原理。
在量子隐形传态中，需要三个粒子：发送方的粒子 A、接收方的粒子 B 和一个处于纠缠态的辅助粒子 C。
发送方对粒子 A 和辅助粒子 C进行联合测量，然后将测量结果通过经典信道（例如传统的通信网络）告诉接收方。
量子通信如何做到安全保密
量子通信如何做到安全保密周幽王“烽火戏诸侯”的故事，想必大家都很熟悉了。
烽火，就是古代的一种通信技术，利用在高台上燃烧干柴产生的烟柱，能瞬间传讯百里，常用于传递紧急军情等重要情报。
这种技术信息量小，不足以传递复杂情况，但通过改变点燃烽火的数量以及燃烧不同的物质，它仍能在一定程度上实现秘密通信。
唐代李筌所著的《神机制敌太白阴经》曾记载：每夜平安举一火，闻警鼓举二火，见烟尘举三火，见贼烧柴笼。
然而，烽火传信的方式容易被破解，如何做到通信的安全、保密，人们在这方面从未停止过探索。
为了确保信息能够做到我知敌不知，一个原则是要对信息进行更好的加密处理。
战国军事著作《六韬》中记载了名为“阴符”的通信方法。
“阴符”是一种符节，战前由君主授予主将秘密的符节，双方约定八种不同的长度代表不同的军事信息。
如，长一尺代表“大胜克敌”，长六寸为“请粮益兵”。
这种方式可以有效的实现秘密通信，保密性相较烽火已经要强很多。
国外同样有用于军事的保密通讯方式。
公元前5世纪，古斯巴达人使用了一种叫做“天书”的器械。
“天书”是一根用羊皮纸条紧紧缠绕的木棍，书写者自上而下把文字写在羊皮纸条上，然后把羊皮纸条解开送出。
除非把羊皮纸条重新缠在一根直径相同的木棍上，所书写的文字才能被解读，否则这一系列不连接的文字看起来毫无意义。
这两种保密通信的方式虽不是现代意义的密码通信，但与密码却着重要的共同特征——变换。
图为量子在传输状态下的模拟图。
资料图片所有军事密码里，最著名的当属德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯发明的恩尼格玛密码机，它总共可以生成的密钥总量是10的16次方个。
就是说如果每一秒钟尝试一个密匙，大约需要3亿年时间才能全部尝试完。
德国人称之为“永远无法破译的超级密码”，它在二战中被频繁使用，但最终还是被盟军破译。
现代诸如电话、手机、互联网等通信方式虽然便利快捷，但是易于被破译、窃听。
近来国际上各类“窃听”事件闹得沸沸扬扬，网络武器、网络恐怖主义和网络战争等对国家安全的威胁也不可忽视。
量子通信技术的保密性研究
量子通信技术的保密性研究随着现代信息技术的不断发展，通信技术也在快速地进步着。
然而，如何确保通信内容的保密性却始终是一个亟待解决的问题。
传统的加密技术往往存在被攻破的风险，因此近年来，量子通信技术的发展给人们带来了新的希望。
量子通信技术是一种基于量子物理学原理的通信技术，它利用量子态的特殊性质实现信息发送和接收的过程。
量子通信技术的最大亮点就在于它所借助的量子态的不可复制性和不可窃取性，确保了通信内容的高度保密性。
要了解量子通信技术的保密性，首先需要了解量子的特殊性质。
在经典物理中，一个粒子的状态可以用一系列的参数来描述，比如它的位置、速度、质量等等。
但在量子物理中，一个量子系统的状态却需要用一种叫做“波函数”的数学对象来描述。
波函数虽然看起来像是一个普通的函数，但它却有着非常奇特的性质：当我们对一个量子系统进行测量时，它的波函数会“坍缩”成一个确定的值。
这意味着什么呢？假设我们有一个粒子，它的自旋状态可以是向上或向下。
那么，在经典物理中，你可以很轻松地测量它的自旋，为了便于理解，我们假设自旋是向上的，那么这个粒子的自旋状态就被确认了。
但在量子物理中，情况却有所不同：当我们测量这个粒子的自旋时，它的波函数会“坍缩”，并且可能会变成“向上”的状态，也可能会变成“向下”的状态，具体的结果是随机的。
这意味着什么呢？它就意味着我们在传输信息时，可以利用这个波函数的随机性来保证信息的保密性。
具体而言，量子通信技术应用的是“量子密钥分发协议”，该协议依赖于量子的不可复制性和不可窃取性。
在这个协议中，通信双方通过发送量子比特（qubits）来分发一个随机的密钥，因为这个密钥的生成过程是基于量子物理中不可复制和不可窃取的特殊性质来实现的，所以即使有第三方在窃取信息的过程中偷听了一部分信息，也无法获得最终的密钥，从而保证了通信内容的保密性。
尽管量子通信技术有着很高的保密性，但是也存在一些问题。
首先，量子通信技术必须在严格的控制环境下才能实现，这样才能保证通信中不会添加噪声或其他的干扰信号。
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量子保密通信目录绪言 (2)第一章 保密通信 (3)1.1 引言 (3)1.2 经典保密通信 (3)1.3 量子保密通信 (4)1.4 量子密钥分配原理 (5) (7)第二章 量子密钥分配协议2.1 引言 (7)2.2 BB84 量子密钥分配协议 (7)2.3 B92量子密钥分配协议 (10)2.4 EPR量子密钥分配协议 (11)2.5 4+2量子密钥分配协议 (13)第三章 量子通信传输流程 (14)3.1 引言 (14)3.2 量子传输 (14)3.3 筛选数据(Distill data) (15)3.4 数据纠错(Error Correction) (15)3.5 保密增强(Privacy Amplification) (16)3.6身份认证(Identify Authentication) (16)第四章 量子密钥分配系统 (17)4.1 引言 (17)4.2 双MZ干涉仪系统 (17)4.3 即插即用系统 (18)4.4 基于VPN网络的量子通信系统 (19) (21)跋参考文献 (21)第一章保密通信1.1 引言传统的加密系统，不管是对密钥技术还是公钥技术，其密文的安全性完全依赖于密钥的秘密性。
密钥必须是由足够长的随机二进制串组成，一旦密钥建立起来，通过密钥编码而成的密文就可以在公开信道上进行传送。
然而为了建立密钥，发送方与接收方必须选择一条安全可靠的通信信道，但由于截收者的存在，从技术上来说，真正的安全很难保证，而且密钥的分发总是会在合法使用者无从察觉的情况下被消极监听。
近年来，由于量子力学和密码学的结合，诞生了量子密码学，它可完成仅仅由传统数学无法完成的完善保密系统。
量子密码学是在量子理论基础上提出了一种全新的安全通信系统，它从根本上解决量子特性不可忽视，测量动作是量子力学的一个组成部分。
在这些规律中，对量子密码学起关键作用的是Heisenberg测不准原理，即测量量子系统时通常会对该系统产生干扰，并产生出关于该系统测量前状态的不完整信息，因此任何对于量子信道进行监测的努力都会以某种检测的方式干扰在此信道中传输的信息。
1.2 经典保密通信一般而言，加密体系有两大类别，公钥加密体系与私钥加密体系。
经典保密通信原理如下图1一1所示:密码通信是依靠密钥、加密算法、密码传送、解密、解密算法的保密来保证其安全性.它的基本目的使把机密信息变成只有自己或自己授权的人才能认得的乱码。
具体操作时都要使用密码讲明文变为密文，称为加密，密码称为密钥。
完成加密的规则称为加密算法。
讲密文传送到收信方称为密码传送。
把密文变为明文称为解密，完成解密的规则称为解密算法。
如果使用对称密码算法，则K＝K’ , 如果使用公开密码算法，则K 与K’ 不同。
整个通信系统得安全性寓于密钥之中。
公钥加密体系基于单向函数(one way function)。
即给定x，很容易计算出F (x)，但其逆运算十分困难。
这里的困难是指完成计算所需的时间对于输入的比特数而言呈指数增加。
举例而言，RSA (Rivest, Shamir, Adleman ) 即是具有代表性的公开密钥算法，其保密性建立在分解有大素数因子的合数的基础上。
公钥体系由于其简单方便的特性在最近20年得以普及，现代电子商务保密信息量的95%依赖于RSA算法。
但其存在以下主要缺陷。
首先，人们尚无法从理论上证明算法的不可破性，尽管对于己知的算法，计算所需的时间随输入的比特数呈指数增加，我们只要增加密钥的长度即可提高加密体系的安全性，但没人能够肯定是否存在更为先进的快速算法。
其次，随着量子计算机技术的迅速发展，以往经典计算机难以求解的问题，量子计算机可以迎刃而解。
例如应用肖氏(Shor's )量子分解因式算法可以在多项式时间内轻易破解加密算法。
另一种广泛使用的加密体系则基于公开算法和相对前者较短的私钥。
例如DES (Data Encryption Standard, 1977)使用的便是56位密钥和相同的加密和解密算法。
这种体系的安全性，同样取决于计算能力以及窃听者所需的计算时间。
事实上，1917年由Vernam提出的“一次一密乱码本”(one time pad) 是唯一被证明的完善保密系统。
这种密码需要一个与所传消息一样长度的密码本，并且这一密码本只能使用一次。
然而在实际应用中，由于合法的通信双方(记做Alice和Bob)在获取共享密钥之前所进行的通信的安全不能得到保证，这一加密体系未能得以广泛应用。
现代密码学认为，任何加密体系的加密解密算法都是可以公开的，其安全性在于密钥的保密性。
实际上，由于存在被动窃听的可能性，如果通信双方完全通过在经典信道上传输经典信息，则在双方之间建立保密的密钥是不可能的。
然而，量子物理学的介入彻底改变了这一状况。
1.3 量子保密通信量子密码学的理论基础是量子力学，而以往密码学的理论基础是数学。
与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。
首先想到将量子物理用于密码技术的是美国科学家威斯纳。
威斯纳在“ 海森堡测不准原理”和“ 单量子不可复制定理”的基础上，逐渐建立了量子密码的概念。
“海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理，指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的，只能精确测定两者之一。
“ 单量子不可复制定理”是“ 海森堡测不准原理”的推论，它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，测量这一量子系统会对该系统产生干扰并且会产生出关于该系统测量前状态的不完整信息。
因此，窃听一量子通信信道就会产生不可避免的干扰，合法的通信双方则可由此而察觉到有人在窃听。
量子密码术利用这一原理，使从未见过面且事先没有共享秘密信息的通信双方建立通信密钥， 然后再采用shannon 已证明的是完善保密的一次一密钥密码通信，即可确保双方的秘密不泄漏。
关于“ 量子密码”的设想可表述为：由电磁能产生的量子（ 如光子）可以充当为密码解码的一次性使用的“钥匙”。
每个量子代表" 比特含量的信息，量子的极化方式（ 波的运动方向）代表数字化信息的数码。
量子一般能以四种方式极化，水平的和垂直的，而且互为一组；两条对角线的，也是互为一组。
代表量子信息得0和1就有这些彼此正交得偏振态来表示。
这样，每发送出一串量子，就代表一组数字化信息。
而每次只送出一个量子，就可以有效地排除黑客窃取更多的解密“ 量子密码”的可能性。
因为量子码是组成单光子得所以子波相干叠加以后形成的，从其中分出的一部分就知道量子码是不可能。
而起对单光子的任何操作，都会使原来的量子状态发生变化。
例如，有一个窃密黑客开始向“ 量子密码”进行窃听，窃密黑客必须先用接收设施从发射出的一连串量子中吸去一个量子。
这时，发射密码的一方就会发现发射出的量子流出现了空格。
于是，窃密黑客为了填补这个空格，不得不再发射一个量子。
但是，由于量子密码是利用量子的极化方式编排密码的，根据量子力学原理，同时检测出量子的四种极化方式是完全不可能的，窃密黑客不得不根据自己的猜测随便填补一个量子，这个量子由于极化方式的不同很快就会被发现。
1.4 量子密钥分配原理量子密钥分配原理来源于光子偏振的原理：光子在传播时，不断地振动。
光子振动的方向是任意的，既可能沿水平方向振动，也可能沿垂直方向，更多的是沿某一倾斜的方向振动。
如果一大批光子以沿同样的方向振动则称为偏振光。
如果相反，沿各种不同的方向振动的光称为非偏振光。
通常生活中的光如日光、照明灯光等都是非偏振光。
偏振滤光器（偏振片）只允许沿特定方向的偏振的光子通过，并吸收其余的光子。
这是因为经过偏振滤光器时，每个光子都有突然改变偏振方向，并使偏振方向与偏振滤光器的倾斜方向一致的可能性。
设光子的偏振方向与偏振滤光器的倾斜方向的夹角为α。
当α 很小时，光子改变偏振方向并通过偏振滤光器的概率大，否则就小。
特别是当α=900,，其概率为0，α=450时，其概率为0.5；α=0，其概率为1。
可以在任意基上测量极化强度：直角的两个方向。
一个基的例子就是直线：水平线和直线；另一个就是对角线：左对角线和右对角线。
如果一个光子脉冲在一个给定的基上被极化，而且又在同一个基上测量，就能够得到极化强度。
如果在一个错误的基上测量极化强度的话，将得到随机结果。
因此，可以使用这个特性来产生密钥。
量子密钥分配原理就是基于这一原理的。
首先想到将量子力学用于密码术的是美国的威斯纳 ,他在1970 年提出用共轭编码制造不可伪造的“电子钞票”,但他的方案需要能长时间保存单量子态,不大现实,因而他的大胆设想未被接受,论文遗憾地被拒绝刊登, 直到1983 年才得以在会议录上发表。
后来，在同威斯纳的讨论中，Bennett 和Brassard 受.到启发,认识到单量子虽不好保存但可用于传输信息. 1984 年,他们提出第一个量子密码术方案,用单光子偏振态编码,现在称之为BB84协议 ,迎来了量子密码术新时期. 1992 年,Bennett 又提出一种与BB84 协议类似而更简单、但效率减半的方案,后称之为B92 协议 .基于另一种量子现象即Einstein - Podolsky -Rosen ( EPR) 佯谬,Ekert 于1991 年提出用双量子纠缠态实现量子密码术,称为EPR 协议 .后来也出现了不少其他协议,但都可归纳为以上三种类型. 这里所说的量子密码通信其实不在于密码通信本身,量子密码术不是用于传输密文,而是用于建立、传输密码本,这个密码本是绝对安全的,并且,根据海森伯不确定性原理,任何窃听者的存在都会被发现.现在人们正努力使量子密码技术走向实用。
目前，在量子密码术实验研究上进展最快的国家为英国、瑞士和美国。
其实在1989年科学家们成功研制出世界上第一个量子密钥分配的原型样机时，它的工作距离仅为32 厘米。
1995 年英国电信在长达30 公里的光纤上实现了量子密钥的传送，差错率仅为1.2％～4 ％，在同一年瑞士日内瓦大学在日内瓦湖底铺设的23 公里长民用光通信光缆中进行了实地表演，误码率为3.4％。
1999 年瑞典和日本合作，在光纤中成功地进行了40 公里的量子密码通信实验。
而美国洛斯阿拉莫斯国家实验室采用类似英国的实验装置，通过先进的电子手段，以B92 方案成功地在长达48 公里的地下光缆中传送量子密钥，同时他们在自由空间里也获得了成功。
2001 年，美国Los Alamos 国家实验室的科学家们，称已经建立了新的极安全的卫星数据传输系统，即采用不同量子状态下的光粒子转播信息的量子密码术卫星系统，除使用专门的检测器之外，不会被任何解码术解码。
一种极安全的卫星传输系统将成为现实。
现在，量子保密通信的距离已延伸到150公里。