通訊雙方能迅速察覺資料是否外洩
大家看過班奈狄克．康柏拜區（Benedict Cumberbatch）主演的電影《解碼遊戲》（Imitation Game）嗎？電影中由他飾演的圖靈（Alan Turing）和他的夥伴同心協力，運用他們的智慧，破解二戰時期德軍使用的複雜密碼，最終成功解讀其機密軍事訊息，協助盟軍取得勝利。現今我們當然不在戰爭中，但不代表密碼跟我們風馬牛不相及：每次我們收發電子郵件，同樣經過加密及解密程序，即使他人竊取了我們的郵件，也無法理解箇中意思。從用家角度，當然希望編寫密碼的方法愈來愈難破解，我們的電子郵件才不會被人竊讀。在這方面，科技能幫助我們嗎？
謎樣訊息 外人難解讀
須知道每次編寫秘密訊息，均需要一個保密編碼方法。現時已有足夠複雜，難以破解的編碼方式。例如選擇一本書籍，然後查閱想傳達的字或字母，出現在書中哪個位置，再用數字去代表這個位置。（例如一本書的第十二頁第三行第六個字是「密」，那麼我就用1236去代表「密」字。）這樣的話，我要傳遞的訊息便變成一連串看起來毫無意義的數字，外人難以解讀。
當然真正的收件人需要懂得如何閱讀這個謎樣的訊息，因此我需要告訴對方我挑選了哪一本書。
問題來了：在我跟夥伴溝通的時候，怎能確定沒有人在偷聽呢？若偷聽者知道解密的方法，怎樣複雜的編碼方法也是浪費時間。
傳統編碼方法 未能察覺竊聽
如何解決這個問題？首先要注意的是，為安全起見，在以上提到的編碼方式下，我是不應該用同一本書去為超過一個秘密訊息編碼的，因為有心解讀的人，可能會從幾個訊息中看出關連，看到有些數字組合經常出現，因而推斷出這些可能是一些常用字（例如中文的「的」、「得」、「地」）。不重用同一本書去編碼，就免卻了這個問題了。
這樣的考慮，提醒了我們，用來編碼的書籍，本來就是應該頻繁更換的，而且跟原來要發送的秘密訊息，是兩個分開的部分。因此我們可以先將編碼用的書名告訴同伴，再注意是否被人偷聽了：如果沒有，我們當然繼續把原來的秘密訊息發送出去；如果真的有偷聽者，我們便馬上停止，稍等片刻才重試。這樣的話，我們也只是「洩露」了一些書名，並不影響原來的秘密訊息。
竊聽改變量子系統
要如何精準地發現偷聽者的存在？奇詭的量子力學為此提供了一個可能性。在量子效果不重要的情況下（比如說傳統的電流、大氣電波傳送，甚至是手寫密函），偷聽者只要夠小心，便可神不知鬼不覺地偷聽或偷看，且不着痕跡。不過，在量子力學的世界中，偷聽或偷看的行為，卻會無可避免地對這個世界造成不能忽略的影響，等於告訴大家「我偷聽／看過了！」大家可將一個量子系統想像成一個藏在盒子中、用撲克牌砌成的塔：任何想打開盒子、一窺究竟的人，將導致這個塔以某種形式崩塌，讓真正收件人在打開盒子時，發現塔子曾崩塌多過一次，自然知道有偷看者來過了。■張文彥博士
作者簡介：香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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