为什么老外几十年前就有bb84协议，量子通信还被中国领先？

　　这个问题提得很专业，大多数人可能都看不懂题目说的是什么。
　　背景是这样的：量子通信是一个大的研究领域，包括量子密码术（又称为量子保密通信或者量子密钥分发）、量子隐形传态（就是科幻电影中的传送术）和超密编码等，而其中唯一接近实用的只有量子密码术。在媒体报道量子通信时，大部分情况下记者指的其实就是量子密码术，而不是这整个领域。
　　实现量子密码术的技术方案，科学家提出过若干种，都叫做某某协议（就像计算机科学中的TCPIP协议），包括BB84协议、B92协议、E91协议、诱骗态协议等等。这其中BB84协议具有特殊的地位，因为它是最早的一个方案，是美国科学家CharlesH。Bennett和加拿大科学家GillesBrassard在1984年提出的，BB84是两人姓的首字母以及年份的缩写。
　　题目问的是：为什么1984年别的国家就提出了量子通信的协议，到现在这个领域却成了中国领先？
　　回答其实很简单：一，中国科学家解决了大量的实际困难，把量子通信从方案变成了现实；二，中国的领先主要是在实验层面，在理论层面虽然也大有进步，但还远没有像中国的量子通信实验那样达到独占鳌头的地位。
　　打个比方，1786年意大利科学家伽伐尼就发现了生物电现象，但这离电的大规模应用还远。要经过伏特、法拉第、麦克斯韦、赫兹、贝尔、爱迪生、特斯拉等人的接力，到一个世纪后人类才进入电气化时代，而那时意大利已经不是领先的国家了。
　　在量子通信领域，中国科学家的成就包括：多次刷新在光缆中安全传输距离的世界纪录（近十多年来，这些纪录几乎全都是中国科学技术大学的科学家创造的，成了科大内部的你追我赶），世界首次实现自由空间（就是在大气层中，不通过光缆）的量子通信，世界首次实现卫星和地面之间的量子通信（即墨子号量子卫星），世界首次建立长达2000公里的量子通信线路（即量子通信京沪干线），提出测量无关的量子密钥分发概念并实验实现，把量子隐形传态从一个自由度提高到两个自由度，参与提出目前最先进的量子通信方案诱骗态协议（清华大学物理系王向斌教授是最初的几个提出者之一），等等。
　　也许你无法理解这些成果的确切意思，那你只需要知道这些成果多次入选世界十大科技进展、世界十大物理学进展等大奖（两个自由度的量子隐形传态还被评为2015年世界十大物理学进展之首），也就明白它们的重要性了。
　　总而言之，中国在量子通信领域能后来居上，在技术层面是因为我们解决了大量的别人解决不了的问题，在国家层面是因为我国高度重视，投入了大量的人力物力。
　　潘建伟、郭光灿、杜江峰等研究者也发挥了超强的主观能动性，创造了许多可歌可泣的故事。在这方面，可以参见《半月谈》2017年第14期的报道《花开，在闪亮的日子问讯量子世界的中国80后》（https：mp。weixin。qq。comsz7lxnchCfh95z3dK75JpVw）：2017年5月以来，中国科学技术大学潘建伟院士团队在量子科学的两大核心领域量子计算与量子通信先后取得了令世界瞩目的突破性成果。
　　该团队一大特色即在于成员多为80后90后，充满青春朝气与创新锐气。除了斩获国内外诸多荣誉的陈宇翱、陆朝阳等研究带头人，还有一大批青年研究员、博士后乃至博士生构成了中国量子梦之队的中流砥柱。
　　近日，梦之队的青年科学家接受半月谈独家访问，首度开讲中国量子科学80后追梦之路的动人故事。
　　量子光源是一种极其微弱的光信号。单光子级的光信号亮度，相当于一根蜡烛在140公里之外的人眼中的强度，要知道，人类肉眼能够分辨蜡烛光亮的极限距离，大约才700米。
　　2008年，印娟和曹原被派到上海佘山，借助天文台和卫星之间的光信号星地传输，证明单光子级别的光源也能被地面接收，为星地一体量子通信网络提供实验支撑。
　　一个无人尝试过的题目。一年间，印娟在楼顶望远镜旁盯着电脑，曹原在楼下控制偏正补偿，日复一日。
　　由于天气、技术参数等多种因素影响，电脑上几个月都没有一丝信号。忽然有一天，惊喜降临，望远镜和卫星交会在一起时，屏幕上出现了一丝微弱的抖动。
　　这是历史上第一次证明，如果从卫星上发射单光子级的光信号的话，地面上是可以收到的。也就是说，基于卫星的量子通信是可行的。
　　走进量子世界，为后来人探出一条平稳的路，让大家渐渐明白这个世界的用处在哪里，是中国量子科学人的初心。
　　做这样的研究，就像是茫茫黑夜独行，面前是一片混沌旷野，不知道研究方向是否正确，不知道要花费多少时间，不知道最后能不能做得出来。
　　何玉明有一段时间一直受这种焦虑的困扰。研究对象、测量技术似乎处处都有不可预测的陷阱。从他考上博士的五年里，身边的人一个个毕业或就业，他的研究却依然举步维艰。
　　在产生高品质单光子源的过程中，如何让前后产生的光子保持极高的波包重合度，是国际所有研究团队十多年来面临的难题。
　　斯坦福大学实现了70重合度，并把这一世界纪录保持了十年，直到2012年何玉明所在的团队通过探索一条崭新的道路，一举把这一纪录提高到了接近100。
　　谁都不知道他们能否成功，包括他们自己，为什么还要坚持？何玉明的理由是：劝自己放弃，比劝自己坚持难多了。
　　芮俊2005年进入中国科学技术大学，到今年整整12年。自从投身超冷量子化学，他跟在国外领先小组后面跑了4年。
　　2013年他开始搭实验装置，想去一家世界领先的实验室参观，对方并不很乐意，后来芮俊是蹭其他大学的团队进去的。
　　美国麻省理工学院（MIT）的教授曾问他，为什么要跟着他们以前的路线做，不去开辟新方向。他老实回答说，我们经验还不足。
　　没有实验室主页、没有论文整整三年多时间，他们的团队在国际上没有任何能见度。
　　转机出现在2016年。又一次按照MIT的方法设计实验装置、进行系统搭建，本应出现分子的实验结果，只能看到对应的原子；调试了半天，分子倒是出现了，却无法测量。
　　这是怎么回事？芮俊和团队里的其他老师同学，花了3个月的时间琢磨，最终弄清楚了他们为超冷分子研究打开了一个新方向。
　　动手比MIT晚了5年，还能绕过他们辟出一条新路，这是我们最欣慰的。芮俊说，2016年底，MIT开始有很多学生过来参观他们的实验室，结果发现，困惑芮俊及其同事的实验现象，早在5年前MIT的论文里已经显露出了信号，当时却没有引起重视。
　　科学研究不是一个方法不行，就赶紧换一个方法；而是不停地问自己，为什么这个方法不行。定位问题、复现问题、分析问题要想解决问题，只有一步一步地往前走。
　　必须把前一步的所有问题都解决，才能进入下一步。实验做到最后，成不成基本上心里早就有数了。与芮俊一样实现超冷量子化学逆袭的吴湛如是说。
　　把量子纠缠源送上太空前，曹原和他的同事发现它的指标总是出现波动。不可能给天上的卫星配一个维修工，只有抓紧分析。
　　问题定位到一个指甲盖大小的光学器件光束分束器，然后做出50多套相同的试验件，穷尽每一个疑点。
　　容得下一张书桌的中国科学技术大学，默默地给了他们打怪升级最大的包容；组建实验室的时候，他们的导师潘建伟院士放开所有束缚，他们可以5年不发一篇论文；团队各司其职，杂务最大程度为实验让步，让大家可以持续高强度、高质量工作。
　　每一步的基础都打得特别牢，取得理想成绩便显得自然而然。
　　曹原曾错过一秒。本来墨子号卫星第一夜经过兴隆地面站的时候，他就可以完成星地之间的光路链接，让红光和绿光在天空中相逢。
　　但是，由于地面望远镜的控制软件版本出现问题，比真实时间快了一秒，第一个夜晚就这么错过了。
　　是卫星上的载荷出了问题，没有正常启动吗？曹原慌了，他和国家天文台的同事张晓明，一遍遍复盘操作，想的只有一件事：一定要确认是地面的问题。
　　不到24个小时卫星就会再度过境，参与的所有人都等着光路链接成功，卫星正常运转的那一刻。
　　最后发现是地面的错，长舒了一口气。他们找到了那一秒钟。当卫星的绿光如同一颗耀眼的星划过天际、最终和地面的红光链接在一起时，曹原和张晓明不由自主地拥抱了一下。
　　徐凭不想错过。知道西藏很苦，但没想到阿里站会这么苦。
　　地面站位于海拔5100米左右的山上，不通电，靠太阳能供电。在阿里漫长的冬季，太阳能发的电只够支撑实验仪器运转。
　　卫星都是在凌晨2到4点过境，实验团队几乎每天都在深夜11点前后上山，凌晨5到6点下山。
　　为省电不能开空调，实验室的温度维持在零下15摄氏度。手机充不了电，拿出屋外就自动关机；用锉刀把冰锉开烧水泡面，面没泡开，水已经全冷了
　　但大家最记挂的还是仪器，仅余的电都用来驱动仪器元器件的取暖片。
　　裹着秋裤毛裤牛仔裤皮裤的徐凭，和团队其他成员一起，在高原上呆了150天。
　　中间休息了半个月，回来结了个婚。徐凭说。十年前潘建伟是陈宇翱的证婚人，如今，陈宇翱成了她的证婚人。
　　证明的不仅是婚姻，是十年光阴，更是中国量子科学人薪火相传的探索精神与坚韧毅力。
　　十年前，国内的量子科学研究既没有经费，也缺乏成熟环境，潘建伟将自己得意弟子陈宇翱、陆朝阳都送到了国际顶尖的实验室，学成后，不用一句催促，他们又回到了中国。
　　今年4月份，在陈宇翱之后，芮俊竞争到了马普哈佛量子光学联合研究中心的博士后，将以中国量子第三代人的身份，到国际顶尖的实验室工作。我们有一个不会说出口的默契。
　　你在地球的轨道里，自由地飞；
　　我在对面的山顶上，寒风在吹。
　　一路顺风，我们的量子卫星。
　　在去年的院内活动上，张文卓把这首改编自《南山南》的《量子星》搬上了舞台，曹原、廖胜凯都是主唱。这时离张文卓把《爱在西元前》改编为《爱在量子前》已有14年。
　　进入量子世界的机会，芮俊是捡来的，他大学时偶然听了量子通信的讲座；
　　曹原是碰来的，无意中得知科大有提前面试的计划；
　　廖胜凯是拼来的，觉得毕业论文一定要经过验证才能完美闭环；
　　张文卓是主动请缨来的，他坚信在这里望得见第二次信息革命的曙光，付出整个学术生涯也值得。
　　进入量子世界后，他们才明白这种公无渡河，公竟渡河的勇敢，对于自己，比对于那个世界重要多了。
　　量子通信绝大多数普通人的认知都还处在概念的阶段，是一种非常懵逼的状态。量子通信实际上就是一种加密的通信方式。通信简而言之就是将信息从一个地方传到另外一个地方，我和另外一个人说话就是一种通信，如果不想让其他人听到可以在贴着耳朵说悄悄话，但离得非常近的人还是可以听到这种明文的通信。于是加密的通信从古至今在不断地发生进化，旗语、手语、密信等等都属于加密通信的方式，BB84协议也是一种加密通信的方式，只不过它是依托量子进行加密。
　　20世纪70年代发明的RSA加密算法一直沿用至今，目前仅有短的RSA钥匙才可能被强力的方式破解，钥匙只要足够长，用RSA加密的讯息实际上是不可能被破解。这是因为RSA有公钥和私钥之分，通过公钥加密来传递信息，如果想要进行解密必须要使用私钥来解密，这比谍战中的密码本式的对称加密方式要安全太多了。当然公钥也可以用来解密，但难度不是一般的大，这就好比告诉你两个数的乘积，反过来告诉你一个积，要找是哪两个数相乘一样。所以RSA加密方式被为是安全的，迄今为止还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。
　　量子通信对于现在的通信方式来说意义并不大，RSA加密方式已经足够用了。但似乎没有什么能够阻挡人们开拓进取的意志，由于量子计算机的出现，人们开始担心量子计算机加上short算法会易如反掌地破解RSA加密算法，于是就有了量子通信。量子通信的优势
　　量子态由于是不确定的，所以它具有天然的防止窃听的性质。比如现如今经典信道传输的电磁波可以被轻易地复制出来慢慢破解，而整个复制的过程你并不知道。
　　但想对量子态进行复制是非常困难的，想要复制量子态就必须先测量，测量的过程必然对量子态造成干扰，一测量导致波函数塌缩，量子激发态想要再变回来几乎不可能。
　　量子通信虽然没有办法被监听测量，但可以利用量子力学特性实现密码协议的安全通信方法，它使得通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，这个过程就是量子密钥分发（QKD）。
　　比如光子的偏振可以有横、竖、45度、135度四个方向，选两个方向代表1，剩下两个方向代表0，发送方随机把不同偏振态的光子发给接收方，接收方告诉发送发摆放的顺序就知道大概会产生什么样的结果，接收方再告诉接收方放对的留下，放错的不要，这样就不怕被窃听了。即使窃听者听到了1、3、4、6保留，它也不可能知道具体怎么摆。
　　BB84是一种协议
　　协议就是完成通信或者服务所必须要遵循的基本规则和约定，可以说BB84协议是目前我国已建和在建量子通信工程技术的基础。除了BB84协议之外，还有B92协议、E91协议等，这些统称为QKD，QKD实际上就是为了弥补每一次密钥分发的漏洞，通过BB84协议仅仅只是用来分发密钥，具体传输还是通过传统经典传输方式，当然也可以通过量子直接进行通信，但这条路还很远。
　　总结
　　量子通信在全球范围来看，大家基本都是摸着石头过河，并没有明显的趋势预示着谁一定会比谁领先，如今只能看到谁比谁动作快，但很可能是雷声大雨点小，毕竟量子学科离商用、民用还很远很远。
　　当年美国花费200万美元研发能在太空失重状态下使用的圆珠笔成为苏联人的笑料，为什么不用铅笔。但直到如今没有一个宇航员在太空环境使用铅笔，因为铅笔芯、铅笔屑会造成太空安全隐患。同理量子学科为代表的量子通信既然出现，就一定有它出现的必然性，没准哪天就真的普及了。
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　　中国人本来就是世界上最聪明的，只要科研投入足够，科研制度完善，充分激发科研者的活力。你以后会感到不仅在量子方面，在其他越来越多的方面都会超过外国。
　　BB84协议我仔细研究过，算法本身很简单。它是关于量子密钥分发协商的算法，曾准备自己模拟一下这个算法。任何理论提出来到应用都有很长的路要走，而第一个走这个路的人未必是提出的人。
　　谢邀。bb48仅仅是个协议。