第19章 利用QRNG進行量子加密通信 （1/3）

利用RNG進行量子加密通信

#### 第二十章：利用RNG進行量子加密通信

RNG-01的成功，像是一把鑰匙，打開了江知夏通往新世界的大門。但他很快發現，擁有“上帝的骰子”只是第一步，如何把這枚骰子擲出的結果安全地送到別人手裏，纔是更大的挑戰。

“知夏，你的RNG生成的密鑰確實很完美。”陳默看着屏幕上那一串串經過NIST測試的隨機數，“但是，你打算怎麼把這些密鑰發給別人？如果通過互聯網傳輸，黑客截獲了密鑰，你的加密還有甚麼意義？”

這句話擊中了江知夏的軟肋。

是啊，密鑰生成得再安全，如果分發過程不安全，一切都是白費。這就是密碼學中最著名的“密鑰分發問題”。

“我要做量子密鑰分發（KD）。”江知夏突然說道。

陳默正在喝水，差點噴出來：“咳咳……你瘋了？KD？那是需要量子信道、單光子探測器和糾纏源的！我們只有這個幾千塊的RNG，怎麼做KD？”

“不，我們不需要做真正的量子糾纏分發。”江知夏眼中閃爍着興奮的光芒，“我們可以做‘模擬KD’。利用RNG生成的真隨機數，結合BB84協議的邏輯，在經典信道上實現一種‘類量子’的安全通信。”

“你是說……”陳默若有所思，“用真隨機數作爲一次性密碼本（One-Time Pad）的種子？”

“對！”江知夏站起身，在實驗室裏來回踱步，“雖然我們不能在物理層面上保證不可竊聽，但我們可以通過協議設計，讓任何竊聽行爲都留下痕跡。就像真正的KD一樣，一旦發現誤碼率異常，就丟棄密鑰。”

“這聽起來很瘋狂。”陳默笑了，“但我喜歡。幹吧！”

接下來的兩週，兩人分工合作。江知夏負責編寫通信協議和加密算法，陳默負責搭建網絡傳輸模塊。

他們選擇了一個經典的場景：模擬Alice和Bob的通信。

江知夏扮演Alice，陳默扮演Bob。

第一步：基矢選擇。

江知夏的RNG生成一串隨機比特流，比如...

然後，RNG再生成一串隨機基矢：+×+××+...（+代表直角基，×代表對角基）。

根據基矢的不同，0和1被編碼成不同的偏振態（在模擬中，用不同的電壓電平表示）。

第二步：傳輸。

這些編碼後的信號，通過局域網發送給陳默。

第三步：測量。

陳默的電腦收到信號後，也利用自己的RNG生成一組隨機基矢進行測量。

第四步：基矢比對。

兩人通過電話（模擬經典信道）公開比對基矢。

“我用了+。”

“我也用了+。”

“好，保留這個比特。”

“我用了×。”

“我用了+。”

“基矢不同，丟棄。”

經過這一輪篩選，他們得到了一串相同的、只有他們兩人知道的隨機密鑰。

“這就是 sifted key（篩選密鑰）。”江知夏看着屏幕上那串逐漸變長的數字，心跳加速。

但這還不夠。真正的KD還有一個內核步驟：竊聽檢測。

“假設現在有一個黑客，叫Eve。”江知夏對陳默說，“她在傳輸過程中截獲了我的信號。因爲她不知道我用的基矢，她只能隨機猜。如果她猜錯了，她就會改變信號的狀態。”