一、量子糾纏到底在做什麼（工程角度）
先破題一句：
👉 糾纏 = 共享同一個亂數來源
不是心電感應、不是超光速而是：
兩端同時得到「完全一致、但事先誰也不知道的隨機結果」
這件事在「密碼學」裡超級有價值。
🔹 糾纏對怎麼產生？
實驗室做法（真實設備）：
方法1：SPDC 非線性晶體（最常見）
雷射 → 打進 BBO 晶體
結果：
1 個高能光子
↓
裂成 2 個低能光子（糾纏）
形成：
- 偏振糾纏
- 自旋糾纏
例如：
意思：
- 兩個都水平(HH)
或 - 兩個都垂直(VV)
但測量前兩種同時存在
🔹 傳送方式
A（台北） ←光纖/自由空間→ B（高雄）
把兩顆光子分開送出去：
光子1 → Alice
光子2 → Bob
距離可以：
- 光纖幾十～幾百公里
- 衛星上千公里（中國墨子號已做過）
二、量子通訊實際怎麼用？（重點）
量子通訊 99% 指的是：
👉 量子金鑰分配（QKD, Quantum Key Distribution）
不是傳訊息，而是：
👉 安全地產生密碼鑰匙
訊息還是走傳統網路，只是用量子產生的key加密。
⭐ 最經典協定：E91（糾纏版 QKD）
我們一步一步看：
Step ① 產生糾纏光子對
來源 → 同時送給 Alice / Bob
來源
↙ ↘
A B
Step ② 隨機選測量角度（超重要）
兩人各自「隨機」選擇偏振方向：
例如：
Alice：
- 0°
- 45°
Bob：
- 22.5°
- 67.5°
👉 完全亂選（量子亂數產生器）
Step ③ 測量結果變成 0 / 1
例如：
AliceBob001100
因為糾纏 → 結果高度相關
👉 這串就是「共同亂數金鑰」
010110100101...
Step ④ 公開比對「角度」但不公開結果
他們在公開網路上說：
「我這次用45°」
「我用22.5°」
只保留角度匹配的資料
丟掉不匹配的
👉 剩下的 bits 就是共享密碼
🔹 為什麼「絕對安全」？
關鍵在：
👉 測量會破壞量子態
如果駭客 Eve 偷偷攔截：
流程會變：
來源 → Eve → BobEve 必須：
- 測量
- 再重發
但量子規則：
👉 測量 = 改變狀態
結果：
- 糾纏被破壞
- 統計相關性下降
- 貝爾不等式不再違反
Alice/Bob 一算：
「錯誤率變高 → 有人偷聽！」
立刻丟棄這批 key
⭐ 關鍵安全原理（三大定律）
量子通訊安全不是演算法安全，而是：
① 不可複製定理（No-cloning）
不能偷拷貝量子態
→ Eve 無法備份再偷看
② 測量會擾動
偷看一定留下痕跡
→ 必被發現
③ 糾纏相關性（Bell violation）
可以驗證「是不是被干擾」
→ 數學可證明安全
三、另一個常被混淆：量子傳態（Teleportation）
這是另一種用糾纏的方法。
注意：
❌ 不是物體瞬間移動
✅ 傳送「量子狀態」
流程：
Alice 有粒子 X，要傳給 Bob
她做：
- X + 糾纏粒子 做 Bell 測量
- 得到 2 bits
- 傳統網路傳給 Bob
Bob：
- 根據 2 bits 做操作
- 重建同樣狀態
👉 狀態消失在 A，出現在 B
仍需要「光速以下的傳統通訊」
所以沒有超光速。
四、真實世界現況（2025）
目前已商用/實驗：
✅ 中國
- 墨子號衛星
- 北京-上海 2000km 量子網
✅ 歐洲
- EuroQCI
✅ 銀行/政府專線
- 用 QKD 保護光纖
❌ 一般人
還太貴（設備百萬台幣起）
🎯 一句話總結
糾纏做什麼？
👉 產生「兩端同步亂數」
量子通訊做什麼？
👉 用這些亂數當「絕對安全密碼」
為什麼安全？
👉 偷看一定被發現（物理定律保證）
