第19章 利用QRNG进行量子加密通信 （1/3）

利用RNG进行量子加密通信

#### 第二十章：利用RNG进行量子加密通信

RNG-01的成功，像是一把钥匙，打开了江知夏通往新世界的大门。但他很快发现，拥有“上帝的骰子”只是第一步，如何把这枚骰子掷出的结果安全地送到别人手里，才是更大的挑战。

“知夏，你的RNG生成的密钥确实很完美。”陈默看着屏幕上那一串串经过NIST测试的随机数，“但是，你打算怎么把这些密钥发给别人？如果通过互联网传输，黑客截获了密钥，你的加密还有什么意义？”

这句话击中了江知夏的软肋。

是啊，密钥生成得再安全，如果分发过程不安全，一切都是白费。这就是密码学中最著名的“密钥分发问题”。

“我要做量子密钥分发（KD）。”江知夏突然说道。

陈默正在喝水，差点喷出来：“咳咳……你疯了？KD？那是需要量子信道、单光子探测器和纠缠源的！我们只有这个几千块的RNG，怎么做KD？”

“不，我们不需要做真正的量子纠缠分发。”江知夏眼中闪烁着兴奋的光芒，“我们可以做‘模拟KD’。利用RNG生成的真随机数，结合BB84协议的逻辑，在经典信道上实现一种‘类量子’的安全通信。”

“你是说……”陈默若有所思，“用真随机数作为一次性密码本（One-Time Pad）的种子？”

“对！”江知夏站起身，在实验室里来回踱步，“虽然我们不能在物理层面上保证不可窃听，但我们可以通过协议设计，让任何窃听行为都留下痕迹。就像真正的KD一样，一旦发现误码率异常，就丢弃密钥。”

“这听起来很疯狂。”陈默笑了，“但我喜欢。干吧！”

接下来的两周，两人分工合作。江知夏负责编写通信协议和加密算法，陈默负责搭建网络传输模块。

他们选择了一个经典的场景：模拟Alice和Bob的通信。

江知夏扮演Alice，陈默扮演Bob。

第一步：基矢选择。

江知夏的RNG生成一串随机比特流，比如...

然后，RNG再生成一串随机基矢：+×+××+...（+代表直角基，×代表对角基）。

根据基矢的不同，0和1被编码成不同的偏振态（在模拟中，用不同的电压电平表示）。

第二步：传输。

这些编码后的信号，通过局域网发送给陈默。

第三步：测量。

陈默的电脑收到信号后，也利用自己的RNG生成一组随机基矢进行测量。

第四步：基矢比对。

两人通过电话（模拟经典信道）公开比对基矢。

“我用了+。”

“我也用了+。”

“好，保留这个比特。”

“我用了×。”

“我用了+。”

“基矢不同，丢弃。”

经过这一轮筛选，他们得到了一串相同的、只有他们两人知道的随机密钥。

“这就是 sifted key（筛选密钥）。”江知夏看着屏幕上那串逐渐变长的数字，心跳加速。

但这还不够。真正的KD还有一个内核步骤：窃听检测。

“假设现在有一个黑客，叫Eve。”江知夏对陈默说，“她在传输过程中截获了我的信号。因为她不知道我用的基矢，她只能随机猜。如果她猜错了，她就会改变信号的状态。”