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所謂量子密鑰分發，簡單說，即在遙遠兩地的用戶間生成并安全共享一組量子密鑰，為所傳輸的二進制信息加密。這種量子通信方式之所以被科學家們寄予厚望，是因為除了信息的發送、接收方，如果有第三方試圖復制或竊聽量子密鑰，則通信的雙方便會立刻察覺。

總體來說，量子密鑰分發與傳統方式不同，其理論上是無條件安全的，安全性由量子力學的基本原理保證。量子不可克隆定理表明，無法完美克隆任意量子態。因此，任何對量子密鑰分發過程的竊聽，都有可能改變量子態本身，造成高誤碼率，從而使竊聽被發現。一般來說，QKD過程中對量子態的傳輸，是依靠對光子進行編碼、傳輸、測量實現的。

按通信信道的不同，量子密鑰分發主要分為光纖和自由空間兩種實現方式：

·光纖QKD技術的信道穩定性較好，不易受到溫度、濕度、天氣等環境因素影響，可實現基本恒定的安全碼率，同時，在城域城際范圍內可以方便的連接到千家萬戶；

·在超遠距離、移動目標、島嶼和駐外機構等光纖資源受限的場景，可通過衛星中轉的自由空間信道連接。

將地面光纖和自由空間結合，可以實現大規模、全覆蓋的全球化量子通信網絡。