前沿物理学
量子密码学
模拟 BB84 量子密钥分发原理：发送按随机基制备的光子，通过窃听测量引入的误码发现窃听者。观察窃听造成的约25%误码率。
器材
- Alice–Bob量子信道交互模型（图1）
- 「参数」（密钥样本数）与「噪声」（窃听/信道噪声）滑块
- 带「运行时间」复选框的时间演化图（图2）
实验步骤
无噪声密钥传输
把「噪声」设为0，勾选「运行时间」，跟踪 Alice 发送/Bob 测量的比特串。只保留测量基一致的比特；样本完全一致→密钥干净。注意约一半比特因基不匹配被丢弃——这是BB84的特征。
开启窃听
增大「噪声」模拟 Eve 中途截获并重测光子。Eve 不知道基底，一半测量用错基从而扰动态；Bob 再测时保留比特中约25%出错——窃听者的指纹。
测量量子误码率
在图2中读取公开比较部分密钥的误码率随时间变化：信道干净时约0%，完全窃听时约25%。若 QBER 超过阈值（实际约11%），Alice–Bob 弃用该密钥——安全源于测量扰动态的原理，而非计算困难性。
联系安全与实际限制
逐渐增大「噪声」，找出系统「发现」入侵的阈值：误码越过告警线。讨论：真实信道有百分之几的天然噪声，所以协议需要筛选、纠错与隐私放大——并且必须区分信道噪声与主动窃听。
模拟
实验历史
1984年，查尔斯·贝内特（IBM）与吉尔·布拉萨尔（蒙特利尔）提出后来称为BB84的协议：密钥比特由按两组偏振基（直线/对角）之一制备的光子传送。由于用错基测量会破坏态，窃听者无法不留误码地读取——安全建立在物理定理之上而非计算假设。
首次演示于1989–91年在IBM让光子穿过32厘米空气。阿图尔·埃克特独立提出基于纠缠的密钥分发（E91, 1991年），在阿斯佩与蔡林格的贝尔检验（2015年）之后，该领域走向实用：墨子号卫星密钥传输（2017年）与商用量子网络已投入运行——量子密码是第一个走出实验室的量子技术。