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3月5日，顶刊《自然》杂志刊登了意大利科学家团队的研究成果，通过一块特殊设计的半导体材料，让照射在上面的激光与半导体材料相互作用，形成一种混合状态的粒子，称为“极化激元”（polaritons）。科学家团队已经发现这种粒子在具备“超流体”特征的同时，具有固体的一些特征。正好契合了科学家对 “超固体”的理论预期。

因(yīn)此(cǐ)，“超(chāo)固(gù)体(tǐ)”并(bìng)非(fēi)日(rì)常(cháng)生(shēng)活(huó)中(zhōng)有(yǒu)重(zhòng)量(liàng)、有(yǒu)形(xíng)状(zhuàng)的(de)固(gù)体(tǐ)，部(bù)分(fēn)媒(méi)体(tǐ)报(bào)道(dào)为(wèi)“光(guāng)能(néng)变(biàn)为(wèi)固(gù)体(tǐ)“的(de)描(miáo)述(shù)并(bìng)不(bù)准(zhǔn)确(què)，但(dàn)光(guāng)确(què)实(shí)具(jù)备(bèi)一(yī)些与日常经验相悖的性质。利用光子的”能量身份证“和”拐弯运动“特性，人们让光纤通信的加密成为可能。

从只能语音通话的“1G”，到可以视频聊天的“5G”，光纤功不可没。无论是用手机看微信、刷视频，还是车辆读取定位、导航信息，这些从移动终端发出的无线信号，经临近的通信基站接收、处理成按特定规律发射的激光信号，通过光纤发往全国各地。光纤就像内壁贴满镜子的管道，光线会在其中不断反射，直到抵达另一端。无线信号和电信号容易受到干扰、能量衰减，因此需要许多基站“接力”，而光纤(xiān)中(zhōng)的(de)光(guāng)信(xìn)号(hào)可(kě)以无损传输很长距离，带来了巨大的效率提升，让陕煤曹家湾煤矿的无人巡检开采、襄阳的车流智能调控等需要快速反应、控制的应用得以实现。

随着各行各业更加依赖光纤实现自动操作、分享数据，其信息安全问题逐渐变得(de)突(tū)出(chū)。实(shí)质(zhì)上(shàng)，光(guāng)纤(xiān)中(zhōng)的(de)光(guāng)能(néng)够(gòu)实(shí)现(xiàn)完(wán)全反(fǎn)射(shè)，是(shì)需(xū)要(yào)光(guāng)与(yǔ)光(guāng)纤(xiān)内(nèi)壁(bì)始(shǐ)终(zhōng)保(bǎo)持(chí)一(yī)个(gè)较(jiào)小(xiǎo)的(de)角(jiǎo)度(dù)。如(rú)果(guǒ)受(shòu)到(dào)外(wài)力弯折，一小部分光就会穿透光纤射出，别有用心的人就能借此获知其中信息。因此想要安全传输敏感信息，就必须对内容加密，使得窃密人只能获取无法直接解读的密文。

现在我们利用光纤传递信息，依靠的是光纤内激光束射出位置（相位）、闪烁快慢（频率）等宏观特征，窃密人在大量相同的光中“偷取一点”，很难被人发觉。如果要用光作为密钥，那么就要找到能够让作为密钥的光“独一无二”的那种特性。科学家通过光电效应实验发现，光(guāng)的(de)能(néng)量(liàng)有(yǒu)高(gāo)低(dī)之(zhī)分(fēn)，而(ér)且(qiě)并(bìng)不(bù)是(shì)连(lián)续(xù)的(de)。一(yī)些(xiē)材(cái)料(liào)在(zài)接(jiē)收(shōu)到(dào)足(zú)够(gòu)多(duō)能(néng)量(liàng)后(hòu)，会(huì)以(yǐ)光的形式放出这些能量；当有些材料能将“1份”能量转化成“1份”光，有些则是“2份”能量转化成“1份”光。科学家将这种单位命名为“量子”，“一份光”也就是一(yī)个(gè)光(guāng)量(liàng)子(zi)。能(néng)量(liàng)水(shuǐ)平(píng)便(biàn)成(chéng)为(wèi)了(le)光(guāng)量(liàng)子(zi)无(wú)法(fǎ)被(bèi)拆(chāi)分(fēn)的(de)“身(shēn)份(fèn)证(zhèng)明(míng)”。

既(jì)然(rán)光(guāng)量(liàng)子(zi)会(huì)因(yīn)为(wèi)能(néng)量(liàng)的(de)消(xiāo)耗(hào)改(gǎi)变(biàn)性(xìng)质(zhì)，那(nà)窃(qiè)听(tīng)者(zhě)可(kě)以(yǐ)重(zhòng)新(xīn)给(gěi)光(guāng)量(liàng)子(zi)“充(chōng)能(néng)“，或(huò)是(shì)复(fù)制(zhì)一(yī)份(fèn)能(néng)量(liàng)相(xiāng)同(tóng)的(de)光(guāng)量(liàng)子(zi)给(gěi)原(yuán)来(lái)的(de)接(jiē)收(shōu)者(zhě)，从(cóng)而(ér)避(bì)免(miǎn)被(bèi)发(fā)现(xiàn)吗(ma)？答(dá)案(àn)是(shì)否(fǒu)定(dìng)的(de)。关键在(zài)于(yú)光(guāng)量(liàng)子(zi)不(bù)仅(jǐn)有(yǒu)作(zuò)为(wèi)“身(shēn)份(fèn)证(zhèng)明(míng)”的(de)能(néng)量(liàng)水(shuǐ)平(píng)，还(hái)有(yǒu)独(dú)特(tè)的(de)运(yùn)动(dòng)状(zhuàng)态(tài)。我(wǒ)们(men)通(tōng)常(cháng)认(rèn)为(wèi)光(guāng)是(shì)沿(yán)直(zhí)线(xiàn)传(chuán)播(bō)的(de)，用(yòng)手(shǒu)挡(dǎng)住(zhù)阳(yáng)光(guāng)，会(huì)形(xíng)成(chéng)一(yī)片(piàn)影(yǐng)子(zi)，这(zhè)是(shì)我(wǒ)们(men)认(rèn)为(wèi)光(guāng)沿(yán)直(zhí)线(xiàn)传(chuán)播(bō)的(de)生(shēng)活(huó)实(shí)例(lì)。但(dàn)如(rú)果(guǒ)仔(zǐ)细(xì)观(guān)察(chá)影(yǐng)子(zi)的(de)边(biān)缘(yuán)，会(huì)发(fā)现(xiàn)它(tā)其(qí)实(shí)是(shì)模(mó)糊(hu)的(de)——影(yǐng)子(zi)从(cóng)手(shǒu)指(zhǐ)边(biān)缘(yuán)向(xiàng)内(nèi)逐(zhú)渐(jiàn)加(jiā)深(shēn)，表(biǎo)明(míng)光(guāng)能(néng)够(gòu)“绕(rào)过(guò)“障(zhàng)碍(ài)物(wù)传(chuán)播(bō)。实(shí)验(yàn)证(zhèng)明(míng)，单(dān)个(gè)光(guāng)量(liàng)子(zi)的(de)传(chuán)播(bō)方(fāng)式(shì)与(yǔ)声(shēng)波(bō)、水(shuǐ)波(bō)、舞(wǔ)动(dòng)的(de)飘(piāo)带(dài)更(gèng)加(jiā)类(lèi)似(shì)，具(jù)备(bèi)波(bō)动(dòng)传(chuán)播(bō)的(de)性(xìng)质(zhì)。通(tōng)过(guò)人(rén)为(wèi)处(chù)理(lǐ)，相(xiāng)同(tóng)能(néng)量(liàng)的(de)光(guāng)量(liàng)子(zi)也(yě)能(néng)以(yǐ)不(bù)同(tóng)的(de)波(bō)动(dòng)轨(guǐ)迹(jī)传(chuán)播(bō)。当(dāng)单(dān)个(gè)光(guāng)量(liàng)子(zi)被(bèi)窃(qiè)密(mì)人(rén)截(jié)获(huò)的(de)那(nà)一(yī)刻(kè)起(qǐ)，它(tā)的(de)运(yùn)动(dòng)就(jiù)随(suí)之(zhī)停(tíng)止(zhǐ)或(huò)改(gǎi)变(biàn)，也(yě)就(jiù)无(wú)法(fǎ)得(de)知(zhī)之(zhī)前(qián)的(de)轨(guǐ)迹(jī)了(le)。如(rú)果(guǒ)说(shuō)能(néng)量(liàng)水(shuǐ)平(píng)是(shì)光(guāng)量(liàng)子(zi)的(de)”身(shēn)份(fèn)证(zhèng)明(míng)“，运(yùn)动(dòng)状(zhuàng)态(tài)也(yě)就(jiù)成(chéng)了(le)光(guāng)量(liàng)子(zi)的(de)”未(wèi)读(dú)标(biāo)记(jì)“。

由(yóu)于(yú)光(guāng)量(liàng)子(zi)无(wú)法(fǎ)被(bèi)拆(chāi)分(fēn)，且(qiě)无(wú)法(fǎ)通(tōng)过(guò)截(jié)获(huò)来(lái)得(de)知(zhī)发(fā)出(chū)时(shí)的(de)运(yùn)动(dòng)状(zhuàng)态(tài)，光(guāng)量(liàng)子(zi)密(mì)钥(yào)在(zài)光(guāng)纤(xiān)内(nèi)传(chuán)播(bō)时(shí)的(de)安(ān)全性(xìng)也(yě)就(jiù)得(de)以(yǐ)保(bǎo)证(zhèng)。但(dàn)原(yuán)本(běn)的(de)接(jiē)收(shōu)者(zhě)如(rú)何(hé)确(què)认(rèn)自(zì)己(jǐ)接(jiē)收(shōu)到(dào)了(le)正(zhèng)确(què)的(de)密(mì)钥(yào)，并(bìng)用(yòng)于(yú)解(jiě)密(mì)原(yuán)文呢(ne)？之(zhī)后(hòu)我(wǒ)们(men)将(jiāng)详(xiáng)细(xì)介(jiè)绍(shào)量(liàng)子(zi)密(mì)钥(yào)分(fēn)发(fā)技(jì)术(shù)中(zhōng)的(de)“BB84协(xié)议(yì)”。

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