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首先，讓我們來快速瞭解下加密的世界。
假如你有一個公文包，用來裝一些給你的朋友詹姆斯·邦德的重要文件。為了安全起見，你把它鎖起來，因為這些文件是最高機密。我們使用一個先進的公文包，它配有一款特別的密碼鎖。當公文包關上時，所有文件內容都被轉換成隨機數字。當你將文件放入其中、鎖上，這代表所有的文件在此刻轉換成了隨機數字。
然後你把公文包交給邦德。當公文包移交之後，你打電話告訴他編碼，當他拿到了公文包，這些文件便被解碼。這樣，你就給邦德發了一封加密信息。
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這個例子說明了加密技術的三個要點。
1.編碼，也即密鑰。你可以把它視作密碼。
2.密鑰交換，也就是打電話給邦德告訴他密碼鎖的編碼，這是為了保證你的密鑰能夠安全傳送至正確的地方。
3.用來給文件編碼和解碼的鎖，也就是加密算法。
密鑰將文件的內容編碼成為隨機數字，除非使用密鑰，否則很難被解碼。加密為何如此重要？因為如果有人截獲了公文包，在沒有密鑰和加密算法的情況下 將公文包打開，他們無法讀取文件，他們得到的只是一堆隨機數字。
大部分安全系統依賴於密鑰交換的安全方法，將密鑰發送至正確的位置。然而隨著計算能力的增強，我們當前使用的大部分密鑰交換方法存在危險。
當前被廣泛使用的RSA加密算法發明於1977，那時候需要40千兆年的時間去破解一個426位的RSA密鑰。但到了1994年，只需要17年的時間便可以破解。隨著計算機變得越來越強大，我們的編碼也變得越來越長，今天我們通常使用2048或4096位編碼。
密碼製作者和破解者正在進行一場殊死決戰。
近年來，有越來越多的研究著眼於在加密中使用量子效應，並且已經有一些令人興奮的突破了。
還記得加密三個要素嗎？高品質的密鑰，安全的密鑰交換和強大的算法。科學和工程的進步將這三種要素中的兩種置於危險之中
首先，密鑰。隨機數是加密密鑰的基本組成部分，但今天，它們並不是真正隨機的。目前，我們構造的加密密鑰是從軟件生成的隨機數序列中構造的，所謂偽隨機數。
隨機數產生工具
偽隨機數由程序或數學公式產生，它們之間或許難免存在某些微妙的關聯模式。這些數字的隨機性越少，或者說，它們包含的熵越少（熵越少就越整齊有序），就越容易被預測出來。
最近，幾家賭場成為受害者：老虎機的輸出在一段時間週期內被記錄下來，然後被進行分析。信息技術罪犯通過預測轉盤背後的偽隨機數發生器，來以較高的準確度預測輪盤的旋轉，獲得巨大的經濟收益。
隨機數加密密鑰也有類似的風險，因此，有一個真正的隨機數發生器對安全加密來說是必不可少的。多年來研究人員一直在研究構建真正的隨機數發生器，但迄今為止的大多數設計要麼不夠隨機，要麼不夠快或不易重複。
但是量子世界真的是隨機的。所以我們可以利用這個內在的隨機性。能測量量子效應的裝置可以高速產生無數的隨機數，挫敗所有那些潛在的的賭場罪犯。
但即使有一個真正的隨機數發生器，我們仍然有第二大信息技術威脅：安全密鑰交換問題。
目前的密鑰交換技術將無法抵抗量子計算機，這個問題的量子解決方案被稱為量子密鑰分配。它利用了一個基本的、反直覺的量子力學效應：對量子粒子的行為的觀察會改變它本身。
再次考慮與邦德交換鎖的密碼，不過這一次不是打電話給邦德密碼，我們將使用激光上的量子效應來攜帶密碼，並通過普通的光纖發送給邦德。我們假設諾博士正在試圖破壞密碼交換。幸運的是在傳輸途中，如果諾博士試圖攔截量子密鑰，將會留下邦德和你能發現的指紋，這使得被截取的密鑰可被丟棄，密鑰仍然被保留。
這樣就可以提供非常強的數據保護。並且因為安全性是基於物理學的基本定律的，量子計算機或者任何未來的超級計算機都將無法破壞它。
原視頻地址：
https://www.ted.com/talks/vikram_sharma_how_quantum_physics_can_make_encryption_stronger
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