在量子密码技术中,量子密钥是由一定的物理效应与原理产生、分配的,这与以往的加密体制不一样。量子密码主要基于如下物理基础和对应的原理。
1)光子的偏振现象。光子在传输中会有振动,且振动方向是随意的,每个光子均存在一个偏振方向,此方向即为电场的振荡方向。在量子力学里,光子的线偏振与圆偏振不能同一时间测量,线偏振和圆偏振是非正交的。要注意的是,在同种偏振态下的两个不一样的方向是能完全区分的。
2)海森堡测不准原理。在量子力学中，微观客体的随意一方对互成共轭的物理量，像坐标与动量,均不会同一时间有确定值,即不会对它们的测量结果随即给出准确预言。测量时,精确测量其中一组量一定会造成另一组量的全部不确定，即遵循量子力学的基本原理—海森堡测不准原理。
测不准原理带来非常多奇特效应。在量子世界中,不能100%地确定粒子的位置,仅可用概率的方法表示。例如,只能说一个原子以99%的概率存在于某个地方,而仍有1%的概率在其他地方,可能是宇宙中的随意一个地方。
3)量子不可克隆定理。海森堡测不准原理的推论为不可克隆定理。在量子力学中,2个非正交量子状态是不能克隆的。这与经典计算机中的电子比特不同。经典计算机中的信息是能被随意精确复制的,甚至在传统纸质媒体中,信息也可以很容易地被复制。在量子世界中,仅有正交的两个量子状态才能被复制,对非正交的量子状态是不可复制的。
从如今研究看,量子密码存在2个基本特征,即无条件安全性和对窃听者的可检测性。无条件安全性基本特征是基于不可克隆定理的。因此,不可克隆定理是保障它的基石。对窃听者的可检测性是通信两方的信道遭到窃听或干扰时,通信者由测不准原理能同步检测出是不是存在窃听或干扰。
