量子通訊的工作方式是：每次通訊前，利用量子糾纏態(tài)傳遞一個(gè)不同的新密碼，利用量子通道傳遞，而加密后的正文和其他信息則可以通過(guò)公開(kāi)的信道進(jìn)行傳遞。只要量子密碼不被竊聽(tīng)，通訊內(nèi)容就不會(huì)被破譯。至于量子密碼本身，如果有人試圖進(jìn)行竊聽(tīng)，即對(duì)其中的量子進(jìn)行測(cè)量，就會(huì)導(dǎo)致量子塌縮。在這種情況下，這個(gè)量子就進(jìn)入竊聽(tīng)者的接收器，而不是達(dá)到真正的接受者那里。

依據(jù)量子物理的原理，發(fā)送者和接受者就會(huì)發(fā)現(xiàn)，測(cè)量結(jié)果和預(yù)期的對(duì)不上號(hào)，于是知道自己被竊聽(tīng)了。即使竊聽(tīng)者依據(jù)其測(cè)量結(jié)果，試圖復(fù)制出相同的量子發(fā)送給接受者，也是行不通的。因?yàn)閺?fù)制出來(lái)的量子和發(fā)送者手中的那個(gè)原始量子之間不存在糾纏關(guān)系，這一點(diǎn)會(huì)反映在接受者的測(cè)量結(jié)果里，收發(fā)雙方可以據(jù)此判定遭到了竊聽(tīng)。

量子通信

所以，量子通訊的保密作用在于，從物理上保證了竊聽(tīng)者必然會(huì)被發(fā)現(xiàn)，而不是某種不可破解加密算法，也不是保證密碼絕對(duì)不被竊聽(tīng)。實(shí)際上，在保密通訊中，比密碼泄露本身更可怕的，是密碼泄露了而自己還不知道。二戰(zhàn)中的德國(guó)和日本都因此吃過(guò)大虧。量子通訊的優(yōu)勢(shì)在于，一旦遭到竊聽(tīng)，會(huì)被立即發(fā)現(xiàn)，可以重新發(fā)送密碼，直到確認(rèn)未被竊聽(tīng)為止，然后才發(fā)送密文。最壞的情況是放棄通訊，勝過(guò)泄密了還茫然無(wú)知。所以，準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，量子通訊的優(yōu)點(diǎn)并非是“不可干擾的”、“不可破譯的”或者“不可竊聽(tīng)的”，而是“竊聽(tīng)者一定會(huì)被發(fā)現(xiàn)的”。

遠(yuǎn)程量子通訊

從量子通訊的原理可以看出，其難點(diǎn)在于如何長(zhǎng)距離地傳遞單個(gè)量子（實(shí)際中是光子），并保證其量子態(tài)不因環(huán)境干擾而發(fā)生變化，也不可以使用中繼和放大技術(shù)，因?yàn)檫@樣一來(lái)就會(huì)破壞量子通訊不可竊聽(tīng)的特性。實(shí)用的量子通訊技術(shù)不是直接傳遞光子，而是通過(guò)某種方式把該光子的量子狀態(tài)復(fù)制給遠(yuǎn)處的其他光子，從而在接受者那里制造出一個(gè)處于糾纏態(tài)的光子，從而達(dá)成量子通信的目的，這被稱為“量子態(tài)隱形傳輸”，也就是中科院的潘建偉團(tuán)隊(duì)所采用的技術(shù)路線。