第236章 密码学与量子理论的早期探索

请关闭浏览器的阅读/畅读/小说模式并且关闭广告屏蔽过滤功能，避免出现内容无法显示或者段落错乱。

卷首语

【画面：1970 年 9 月的北京保密局第 7 实验室，23 岁的小吴趴在木板拼接的工作台上，手中的钢笔在《量子力学原理》译本上划出歪斜的重点线，书页间夹着从《参考消息》剪下的 “美国贝尔实验室开展量子通信研究” 报道，油墨在泛黄的纸页上晕开。48 岁的赵老戴着老花镜，对着 1957 年从苏联带回的威尔逊云室照片出神，玻璃柜里的国产盖革计数器每隔 30 秒发出单调的 “咔嗒” 声，与窗外中关村的蝉鸣形成特殊的科研节拍。字幕浮现：1970 年深秋，当国际学术界刚开始试探量子理论与密码学的边界，中国科研人员在保密电话的电流声与云室照片的雾迹中寻找灵感。赵老团队用算盘推导狄拉克方程，在盖革计数器的噪声里模拟量子态，于保密柜深处的理论手稿中绘制未来密码的雏形 —— 那些被红笔圈住的波函数公式、在黑板上反复擦写的量子门电路、从苏联期刊译出的零星资料，终将在历史的量子迷雾中，成为中国量子密码研究的第一组相干光。】

1970 年 9 月 5 日，保密局量子密码研讨会上，赵老将《1969 年国际密码学年鉴》摔在包浆的枣木桌上，美国学者威斯纳关于 “量子货币” 的论文复印件在风中翻动，碳粉打印的公式在日光灯下泛着青光。“他们用光子偏振态做密钥，” 他推了推裂了镜腿的眼镜，目光扫过 12 名团队成员，“而我们连光子探测器都造不出来。” 刚从中国科技大学毕业的小吴捏紧了手中的笔记本，上面抄满了玻尔互补原理与密码学结合的思路，纸页边缘画着类似密钥流的正弦曲线。

一、文献堆里的量子微光

根据《1970 年量子密码探索档案》（档案编号 LL-mmJ-1970-09-01），团队的探索始于一场 “文献突围”。小吴在中科院图书馆发现 1965 年的《苏联量子电子学》期刊，其中一篇关于 “光子态叠加” 的论文让他心跳加速：“如果把密钥比作光子的偏振方向，截获行为会改变状态，这不就是天然的保密机制？” 他连夜将关键段落译成中文，用复写纸抄了 12 份分发给团队。

赵老盯着译文里的 “量子不可克隆定理”，突然想起 1949 年在上海破译密电时的经历：“当年我们怕密码本被复制，现在量子态本身就拒绝复制。” 他在黑板上写下 “密钥即状态，观测即改变”，这十个字成为团队初期研究的核心假设。

二、算盘上的波函数演算

9 月 15 日，理论组在保密室展开首次波函数推导。小吴尝试用狄拉克符号描述密钥生成过程，却因缺乏计算机，只能用算盘计算矩阵乘法。当算珠在 “0” 和 “1” 的量子态叠加中跳动，他发现传统二进制与量子叠加态的根本区别：“密钥不再是 0 或 1，而是两者的叠加，就像同时开启和关闭的电键。”

赵老用毛笔在宣纸上画出量子密钥分发的雏形：发送方制备偏振光子，接收方随机选择测量基，不一致的测量会留下痕迹。这个后来被称为 “bb84” 的早期构想，在算盘珠子的碰撞声中初具模型，却因无法验证而停留在理论层面。

三、盖革计数器的噪声密码

实验组的困境更为现实：没有光子源，就用氡气衰变产生的 a 粒子模拟量子态；没有探测器，就改装盖革计数器记录粒子轨迹。小吴在铅室里架设云室，用酒精蒸汽显示粒子路径，发现 a 粒子的衰变方向具有天然随机性 —— 这正是理想的密钥源。

“每个衰变事件都是一个量子比特。” 他在实验日志中写道，防护手套上的铅粉落在纸页，将 “量子比特” 四个字染成灰色。当盖革计数器在 1 小时内记录到 237 个衰变事件，团队首次获得具有量子特性的随机数序列，尽管噪声干扰让有效数据率仅 30%，却让赵老眼中泛起微光。

四、黑板上的门电路革命