量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用吴家燕物理学专业15346036摘要量子理论为我们描绘了一幅与我们容易感知的由经典力学统治的现实世界有大不同的量子世界图象，而量子纠缠是量子世界特有的现象，在经典世界中没有对应。
纠缠态的制备和各种测量仍然是现在前沿研究的一个热点话题。
这小小的量子纠缠正在当今世界中，从量子密码到完全保密的量子通信，从量子计算机到未来的量子互联网，给人类带来新的希望。
关键词量子纠缠量子比特量子隐形量子密钥量子通信正文量子纠缠现象史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。
量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。
如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。
出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态。
以电子的“自旋”作例子，电子的自旋直到你观测它的那一刻才能决定，当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。
假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。
不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。
对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，没有传输线相连，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转。
换句话说，如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。
两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。
波尔所拥护的量子力学方程式表明，相互纠缠的粒子即使相距很远，也可以互相连接。
而克劳泽与阿斯佩的实验证明了量子力学的方程是正确的，纠缠是真实的，粒子可以跨越空间连接——对其一进行测量，确实可以瞬间影响到它远方的同伴，仿佛跨越了空间限制。
量子纠缠态特性经典信息的基本单元是比特（bit），它是一个两态系统，可制备为两个可识别状态中的一个，例如：0或1。
量子纠缠及其在量子信息处理中的应用
量子纠缠及其在量子信息处理中的应用量子物理学是一门旨在探索和解释微观世界规律的学科，其中最重要的现象之一就是量子纠缠。
这种奇特的量子态在量子通信和计算中起着至关重要的作用，由于其对未来科技的发展具有重大影响，因此受到越来越多人的关注和研究。
量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间的非经典关联，使它们之间的状态不可分解为各自的状态，即它们形成一个整体的量子态，它们的状态之间相互关联、相互制约。
这种联系超越了经典物理学的认知范畴，从而引发了科学家们的极大兴趣。
一句话总结：量子纠缠相当于一种神奇的量子魔法，将两个粒子的状态绑定在一起。
量子纠缠的产生是通过量子态的相互作用而形成的。
例如，在一个类似于施特恩-格拉赫实验的实验中，通过量子渗透的方式，一个沿着z轴加有静磁场的电离室中，引导出可以沿x坐标随意旋转的两个质子束，分别穿过一个固定的铁片和一个旋转的铁片。
实验结果显示，当两个粒子飞到远离实验室，可能被称为天堂的地方时，他们的状态仍然是高度纠缠的，尽管在时间的更早的时候，它们分别已经被物理学家称为A和B的设备分开，并单独运行。
这就证明了量子纠缠的存在并且是可重复的。
量子纠缠的特殊性质使它成为量子计算所需的关键元素之一，这要求计算机以不同于传统计算机的方式进行计算。
传统的二进制位只能存储0和1两种状态，而量子比特（Qubits）可以在这两个状态之间任意切换。
量子计算机利用量子比特的这种特殊状态来快速执行某些算法，例如 Shor's Algorithm（整数分解）和Grover's Algorithm（数据库搜索）等，可以缩短处理时间，节省计算资源，从而使得复杂的计算成为可能。
量子通信是另一个涉及量子纠缠的领域。
传统通信在传输信号时会在通信路径中添加噪声，从而导致错误的传输或信息被截取。
但是，通过将信息编码为量子态并利用量子纠缠，可以实现更加安全的通信。
例如，在量子密钥分发（QKD）中，通信双方利用量子纠缠生成具有相同密钥的量子比特，并将其用于加密和解密通信信息，由于量子纠缠的特殊属性，在此过程中的信息传输可以高度安全，极大地提高了通信的保密性。
量子纠缠的原理及其在通信中的应用
量子纠缠的原理及其在通信中的应用量子纠缠，作为量子力学中的一项重要现象，引起了广泛的关注和研究。
它基于量子超越的性质，通过特殊的操作使得两个或多个粒子之间的状态发生关联，并且在某些情况下，这种关联无论距离有多远，改变一个粒子的状态都会立即影响另一个粒子的状态。
量子纠缠的原理和其在通信中的应用具有重要的科学意义和潜在的技术价值。
量子纠缠的原理建立在量子理论的基础上，与经典物理学的概念有着明显的区别。
在经典物理学中，两个粒子的状态是相互独立的，即使它们之间存在着一定的相互关系，但这种关系是由外部因素决定的，而不是粒子本身的属性。
然而，在量子纠缠中，两个纠缠粒子的状态是相互依赖的，它们之间的关系是由它们之间的相互作用决定的。
量子纠缠的实现需要特殊的操作，通常称为“纠缠门”。
纠缠门是一种量子逻辑门，用于产生和操作量子纠缠态。
常见的纠缠门有CNOT门、Hadamard门等。
通过对粒子进行适当的操作，可以将它们纠缠在一起。
纠缠的过程中，粒子之间的状态变得不可分割，即使将这些粒子进行物理上的分离，它们的状态依然是相互关联的。
量子纠缠的特性可以通过贝尔不等式进行测量。
贝尔不等式是利用一系列纠缠态的性质来描述纠缠对的相关性的统计量。
当量子纠缠存在时，贝尔不等式会被违反。
这种违背现象被称为贝尔不等式的非局域性。
量子纠缠的非局域性是量子力学与经典物理学之间的差异之一，也是量子通信中利用量子纠缠进行隐密通信的基础。
量子纠缠在通信中的应用主要体现在两个方面：量子密钥分发和量子电报机。
量子密钥分发是一种利用量子纠缠保证通信安全的方法。
传统的加密方式中，密钥的安全通常建立在数学上的复杂问题上，如因数分解、离散对数等。
然而，这些问题在量子计算机的威胁下，很可能会被破解。
相比之下，量子密钥分发利用量子纠缠的非局域性，确保了密钥的安全性。
在量子密钥分发中，通信双方通过共享纠缠态生成一对完全随机且相互依赖的密钥，通过量子纠缠的非局域性，攻击者无法获取到完整的密钥信息。
量子纠缠及其应用
量子纠缠及其应用量子纠缠是量子力学中的一种奇特现象，它涉及到多个粒子之间的相互关联，即使这些粒子之间存在很远的距离，它们的状态仍然是相互依赖的。
量子纠缠的概念首次由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出，并被认为是量子力学的一项基本原理。
本文将探讨量子纠缠的特性及其在通信、计算和密码学等领域的应用。
一、量子纠缠的特性量子纠缠是基于量子力学的原理，其特性可以概括为以下几个方面：1. 超越经典物理：量子纠缠违背了经典物理世界中的局域实在论，即粒子之间的关联不受空间距离的限制。
这种非局域性的特性引发了科学家们对于量子力学的深入思考和探索。
2. 纠缠态描述：当两个或多个量子系统处于纠缠态时，它们的状态无法被单独描述，只能通过它们之间的相互关联来描述。
这种关联关系带来了量子系统之间的非经典相关性，如纠缠态的态矢可以写成各个量子态的线性组合。
3. 测量结果的关联性：当对两个纠缠态的量子系统进行测量时，它们之间的测量结果是高度相关的。
无论它们之间的距离有多远，它们的测量结果总是同时变化的。
二、量子纠缠的应用1. 量子通信：量子纠缠在量子通信领域中具有重要应用。
通过利用量子纠缠的非局域性特点，可以实现远距离的加密通信，保障通信的安全性。
量子密钥分发协议（QKD）是一种利用量子纠缠实现安全通信的方法，它可以在不直接传输密钥的情况下实现信息的安全传输。
2. 量子计算：量子计算是利用量子纠缠和量子叠加等特性进行计算的一种新型计算模式。
量子比特的并行处理能力和量子纠缠的非经典关联性使得量子计算具有突破经典计算机计算能力的潜力。
量子算法如Shor算法和Grover算法等，利用量子纠缠来加快因子分解和搜索等问题的解决速度。
3. 量子密码学：量子纠缠在密码学领域中也有广泛应用。
量子纠缠可以用来实现量子密钥分发，通过共享纠缠态来分发密钥，从而保证通信的机密性和安全性。
量子密码学可以有效地抵抗传统密码学中的破解攻击，对于信息安全具有重要意义。
量子纠缠及其在量子计算中的应用
量子纠缠及其在量子计算中的应用量子纠缠是量子力学中一个重要的概念。
它指的是两个或多个量子粒子之间存在的一种奇特的相互作用关系，即使两个粒子之间距离很远，它们的状态仍然会发生相互关联。
量子纠缠具有不可分割性，即使是分离后的两个粒子，它们的状态仍然会受到彼此之间的影响。
这种现象被称为“量子纠缠”。
量子纠缠是量子通信和量子计算中的重要基础。
在量子通信中，可以利用量子纠缠来传输信息。
由于量子纠缠的不可分割性，即使有人想要窃取通信中的信息，也无法做到。
目前，利用量子纠缠进行的量子通信已经实现了远距离的安全通信。
在量子计算领域，量子纠缠也扮演着重要的角色。
在传统的计算机体系中，每个二进制位只能存储0或1，而量子计算机可以利用量子纠缠来存储更多种状态。
这个过程被称为量子并行运算，它能够大大提高计算速度，甚至能够瞬间解决传统计算机需要耗费几十年才能解决的问题。
量子计算的实现需要量子比特之间的纠缠关系。
在量子计算机中，计算结果是由每个量子比特的状态组合得出的，而这些状态是由纠缠的量子比特所决定的。
因此，量子纠缠在量子计算中扮演着十分重要的角色，是实现量子计算的关键。
然而，要实现量子纠缠并不是一件容易的事情。
随着量子计算领域的发展，对量子纠缠的要求也越来越高。
目前，已经有研究人员通过制备高纯度的实验条件，成功地实现了多个量子比特之间的纠缠。
这为实现量子计算带来了希望。
总的来说，量子纠缠不仅是量子通信和量子计算的基础，也是量子物理学的研究热点。
它的研究对于理解量子力学的基本规律以及实现量子通信和量子计算的应用具有重要的意义。
未来，量子纠缠的研究将继续深入，相信会带来更多重大的科学发现和应用创新。
量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用作者：王玉良周鸣宇来源：《科技创新导报》 2011年第26期王玉良周鸣宇(山东省烟台市海军航空工程学院基础部理化教研室山东烟台 264001)摘要:给出了量子纠缠态的概念,分析了量子隐形传态的原理,给出了粒子隐形传态的试验方案。
关键词:量子纠缠量子通信量子隐形传态中图分类号:TN91 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(b)-0105-01早在1935年Einstein、Podolsky、Rosen共同发表的EPR佯谬论文中涉及到了纠缠态[1]。
20世纪90年代,基于量子纠缠理论的量子信息科学悄然兴起,近十年来,量子通信领域的研究取得了一些列重要成果,通信科学正在从经典通信向量子通信进行跨越。
不同于经典通信,量子通信是以量子纠缠态作为载体进行信息的传递。
经典信息可以自由复制,只能沿发送者至接收者在时间上前向传输,纠缠态不能被复制,却能连接时空中的任意两点。
利用量子纠缠特性,Bennet[2]等人提出了量子隐形传态的方案。
本文在量子纠缠的基础上对量子隐形传态进行了详细的探讨。
1 量子纠缠态的基本知识量子纠缠是多子系统量子系综中的一种奇妙现象,即任意子系统的测量值无法独立于其他子系统。
对于由A和B两个子系统构成的复合系统为例,若其量子态不能表示为子系统态的直积形式,即,则称为纠缠态。
2 量子隐形传态2.1 量子隐形传态的进展在科幻电影或神话小说中,常常有这样的场面:某人突然在某地消失掉,其后却在别的地方莫明其妙地显现出来。
1997年12月奥地利Innsbruck的Zeilinger小组在国际上著名的刊物《Nature》上报道了世界上第一个量子隐形传态的实验结果,此项研究成果轰动了学术界和欧美的新闻界。
1998年初意大利Rome的Martini小组在《Phys.Rev.Lett.》上报道了另外一个成功的量子隐形传态实验结果,在2004年7月,中国科大的潘建伟小组在《Nature》上报道了五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传态的实验, 上述实验都证明了Bennett等人提出的分离变量的量子隐形传态的方案。
量子纠缠及其在通信领域的应用
量子纠缠及其在通信领域的应用量子纠缠是量子物理学中极为重要且神秘的现象之一。
它描述了两个或多个量子系统之间的非常特殊的关联关系，这种关联关系在经典物理中是无法解释的。
量子纠缠在通信领域具有巨大的应用潜力，特别是在量子通信和量子密钥分发方面。
本文将重点探讨量子纠缠的概念，描述它在通信领域的应用，并讨论相关技术和未来发展方向。
量子纠缠是指在量子系统中，两个或多个粒子之间形成的一种特殊状态，使得它们之间的量子态依赖于彼此。
换句话说，当一个粒子发生测量时，其它与之纠缠的粒子的状态也会立即发生改变，即使它们之间的距离非常远。
这种量子纠缠的行为违背了经典物理学的直观理解，被爱因斯坦称为“鬼魅般的遥远相互作用”。
在量子通信中，量子纠缠被用于实现量子隐形传态和量子远程纠缠等核心技术。
量子隐形传态是指将一个量子比特的信息从一个地方传输到另一个地方，而完全没有经典通信信道。
这是通过将要传输的量子比特与一个已经纠缠的量子比特进行相互作用，并进行测量来实现的。
由于纠缠的存在，无论距离多远，被传输的量子比特的信息都能够在瞬间被传送到目标地点，而且在传递过程中保持了高度的安全性。
量子远程纠缠是指在两个远离的地点之间建立一对纠缠态的过程。
这种纠缠态可以用于量子密钥分发，即利用量子纠缠来实现安全的密钥共享。
由于任何对量子纠缠态的窃听都会导致量子态的坍缩，使得通信双方能够检测到是否有第三方试图窃取密钥，从而保证了通信的安全性。
这为量子密码学的发展提供了一个重要的基础。
尽管量子纠缠在量子通信中具有巨大的潜力，但其应用仍受到许多技术挑战的限制。
首先，量子纠缠的产生和保持对实验条件要求极高，需要高度稳定的实验环境和精确的控制技术。
其次，量子纠缠在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，导致纠缠的破坏和失真。
此外，当前的纠缠传输距离仍然有限，需要更加高效和可扩展的方法来实现远程量子通信。
为了克服这些挑战，研究人员正在致力于开发新的技术和方法来实现更稳定和可靠的量子纠缠传输。
量子纠缠在量子通信中的应用
量子纠缠在量子通信中的应用量子纠缠是量子力学中的基本概念，它被广泛应用于量子通信中。
量子通信是依托于量子力学原理进行信息传递的新型通信方式。
它不仅可以保证信息的安全传输，而且可以在理论上实现一些传统通信方式无法实现的功能，如超密钥分发、超密钥加密、量子隐形传态等。
本文将介绍量子纠缠在量子通信中的应用。
一、量子纠缠的基本概念量子纠缠是指两个或多个量子态之间存在着一种特殊的联系，它们之间的测量结果是高度相关的，即“纠缠度”越强，它们的测量结果就越相关。
比如，两个粒子若处于纠缠态，当其中一个粒子测量出某一属性时，另一个粒子的相应属性也将被确认。
这种关联被称为互为基态的量子态。
在量子力学中，一个物理系统可以用一个基态（或是波函数）来描述。
一个有N个粒子的系统，其波函数将存在2^N个基态，这些基态可以用二进制数来概括。
例如，两个自旋为1/2的粒子存在于等概率的上下自旋态时，其波函数就可以表示为1/√2(|↑↓⟩-|↓↑⟩)。
此时，一个粒子被测量之后将会坍缩到自旋向上（|↑⟩）或向下（|↓⟩）的一种状态，而另一个粒子将同步坍缩到另一种状态中。
二、基于量子纠缠的超密钥分发超密钥分发（QKD）是利用量子纠缠来分发密钥的过程，其主要目的是为后续的量子加密通信提供安全的密钥。
在这个过程中，随机的比特串通过量子通道进行传输，并在发送和接收者之间形成量子态纠缠。
发送者向接收者发送一部分比特串的信息并通过纠缠态传递这些比特串的哈希值，从而完成密钥的分发。
在这个过程中，利用独立检验机制保证信息的完整性与可靠性。
超密钥分发的安全性源于量子通道以及测量的干扰。
因为量子纠缠态被广泛应用于密钥分发过程中，所以它们经常用于防范黑客和攻击者的攻击。
因此，量子纠缠在量子通信系统的安全性和鲁棒性方面具有重要的作用。
三、基于量子纠缠的量子隐形传态量子隐形传态是一种量子信息的传输方式，从一个粒子到另一个粒子。
在这个过程中，期间不存在物理信号交换，而是仅允许传输信息。
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量子纠缠及其在量子通信中的应用吴家燕物理学专业15346036摘要量子理论为我们描绘了一幅与我们容易感知的由经典力学统治的现实世界有大不同的量子世界图象，而量子纠缠是量子世界特有的现象，在经典世界中没有对应。
纠缠态的制备和各种测量仍然是现在前沿研究的一个热点话题。
这小小的量子纠缠正在当今世界中，从量子密码到完全保密的量子通信，从量子计算机到未来的量子互联网，给人类带来新的希望。
关键词量子纠缠量子比特量子隐形量子密钥量子通信正文量子纠缠现象史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。
量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。
如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。
出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态。
以电子的“自旋”作例子，电子的自旋直到你观测它的那一刻才能决定，当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。
假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。
不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。
对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，没有传输线相连，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转。
换句话说，如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。
两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。
波尔所拥护的量子力学方程式表明，相互纠缠的粒子即使相距很远，也可以互相连接。
而克劳泽与阿斯佩的实验证明了量子力学的方程是正确的，纠缠是真实的，粒子可以跨越空间连接——对其一进行测量，确实可以瞬间影响到它远方的同伴，仿佛跨越了空间限制。
量子纠缠态特性经典信息的基本单元是比特（bit），它是一个两态系统，可制备为两个可识别状态中的一个，例如：0或1。
量子信息的基本单元称为量子比特（qubit），它也是一个两态系统，且是两个线性独立的态。
量子比特的两个可能状态可表示为：|0>和|1>。
量子比特和比特之间的最大区别在于量子比特还可以处在|0>和|1>之间的叠加态（superposition）上，因此量子比特的状态可看成是二维复向量空间中的单位向量。
比特可以看成是量子比特的特例。
信息用量子态来表示便实现了信息的“量子化”，这是量子信息学的出发点。
信息一旦量子化，量子力学特性便成为信息处理过程的物理基础：信息的演化遵从薛定谔方程，信息的传输就是量子态在量子通道中的传送，信息处理和计算是对量子态的幺正变换，信息提取则是对量子系统实行量子测量。
量子纠缠态是在量子力学多粒子体系中普遍存在的一种量子态.从数学角度来说，当一个量子比特序列无法用各量子比特的张量乘积表示的话，这个量子态就称为纠缠态。
量子纠缠是量子信息最核心的部分，几乎所有的量子信息处理过程都与之有关。
量子纠缠本来是爱因斯坦等科学家为了证明量子力学的不完备而提出的一种很奇妙的量子概念，但在量子信息学中却成为一种极其重要的新型资源，并有着大量的应用：如在量子密钥分配中，基于量子纠缠交换和量子纠缠纯化的量子中继器可以克服长距离所带来的噪声和消相干；量子隐形传态和量子超密编码是基于量子纠缠而提出的概念。
量子通信量子通信利用量子态对信息进行编码、存储与传输。
主要包括量子隐形传态与量子纠缠的应用；量子通信信号的产生、传输、接收与检测；量子通信信道的模型。
其中，量子信源：以尽可能少的量子比特来表示输入符号，从而将要传输的信息转化成量子比特流；量子编码器：对量子比特流进行编码，达到数据压缩或加入纠错码对抗噪声的目的；量子调制器：使量子信号的特性与信道特性匹配；量子解调器：通过量子操作得到调制前的量子信息；量子传输信道：传送量子信号的通道；辅助信道：经典信道及其它附加信道；量子信道噪声：环境对量子信号影响的等效描述；量子译码器：把量子比特转化成经典信息；量子信宿：量子信息的接收方量子通信中有两个特有的研究内容：（1）量子隐形传态和纠缠的分发奇异的量子纠缠态的非局域相关性与信息科学相结合,产生了经典通信不可比拟的量子通信, 而量子隐形传态就是量子远程通信的典型方式之一.量子隐形传态的基本思想是将原物信息分成经典的和量子的两部分,经典信息由经典信道(电话、电传等方式)传输,量子信息由量子信道传输,最终将原物信息——某个粒子的未知量子态从A方传送到B方1993年，Bennett等来自四个国家的六位科学家演示了第一种量子隐形传态方案。
方案的工作原理如下：量子纠缠源产生一个EPR对，Alice和Bob各拥有其中的一个，记为粒子B1和B2。
现在Alice和Bob在不同的地方，Alice要向Bob发送一个量子比特，记为A，设A的量子态为|ψ>＝α|0>＋β|1>，而Alice并不知道A的具体状态。
首先Alice让A和B1相互作用，然后测量她的两个量子比特，得到四个可能结果00，01，10和11中的一个。
接着她通过经典信道把测量结果告诉Bob。
根据Alice的测量结果，Bob对B2进行适当的操作，即可得到状态|ψ>。
而Alice所拥有的A的状态因为测量塌缩为|0>或|1>状态。
继Bennett之后，又分别由Bouwmeester等人用光子极化[6]、Boschi等人用光学技术、Furusawa等人用光的挤压态[8]以及Nielsen等人用核磁共振（NMR）实现了量子隐形传态。
在我国，中国科技大学的郭光灿院士和潘建伟教授等人在这方面取得了重要进展。
1999年至2001年，潘建伟和他在奥地利的合作者们首次成功实现了三光子纠缠态、四光子纠缠态，并用它们验证了量子力学与定域实在论的矛盾。
潘建伟和他在中国科技大学的同事在2003年首次成功实现了自由量子态的隐形传送、纠缠态纯化以及量子中继器；2004年实现了五光子纠缠和开放目的的量子隐形传态；2006年，首次实现两粒子复合系统量子隐形传态，并在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操控。
超光速量子隐形传态的实现：综上所述,完整的信息传送是由两个信道合作完成的,这就决定了最终的信息传送速度不会超过光速.人类能否克服经典信道的限制而实现超光速量子隐形传态呢?可能的途径是用另一量子信道取代经典信道,使经典信息通过量子信道传送,这样就能实现超光速量子隐形传态,即超光速通信.（2）量子密钥分配。
1994年，Shor提出了利用量子计算机的大因数快速分解算法，这个算法使得现在广泛使用的RSA公钥密码系统受到了被破解的威胁。
幸运的是，利用量子力学的不确定性和不可克隆原理，我们可以通过量子密钥分配来建立更安全的通信。
1984年，C. Bennett和G. Brassard首先提出了BB84协议，Alice用这四个基制备一个量子比特序列，并发送给Bob，Bob随机使用这四个基去测量接收到的量子态。
随后，Alice通过经典信道把基的使用顺序告诉Bob，Bob将之与自己使用的测量基相比较，然后双方只保留制备基和测量基一致的那些量子比特作为密钥。
如果有窃听者，必将对信道产生干扰，Alice和Bob可以通过比对密钥中的一部分量子比特而察觉到，从而保证了理论上绝对安全的通信。
除了BB84协议，与其原理相似的有B92协议、六态协议等，1991年Ekert等人提出的E91协议使用了与BB84不同的原理。
在实验方面，实现了在光纤、自由空间、超导材料、纳米管等材料中的量子密钥传送。
2002年德国慕尼黑大学和英国军方下属的研究机构合作，用激光成功传输了光子密钥，传输距离达到23.4km。
2003年美国国家标准与技术研究所和波士顿大学的科研人员研制出能探测到单脉冲光的探测器。
2004年世界上第一个量子密码通信网络在美国马萨诸塞剑桥城正式投入运行。
日本三菱电机公司通过改良检测光子元件，用防盗量子密码技术成功实现了87km的通信距离。
需要说明的是，量子隐形传态和密钥分配这两个功能的实现主要基于量子纠缠，但都需要经典信道的辅助，所以量子通信和经典通信既统一在信息的传递过程中，又有着本质的区别。
另外，正因为需要经典信道的辅助，量子隐形传态并没有带来超光速通信。
量子通信与经典通信相比有以下奇异的、不可思议的特性:1)由量子纠缠态的非局域关联性可知:量子信息传递时无须预先知道接收方在哪里.2)量子信息传递过程不会为任何障碍所阻隔,因而量子隐形传态称为量子态的超空间传送.3)量子信息的传递速度取决于量子态的塌缩速度,而塌缩速度大大地超过光速,因而,量子信息的传递速度是超光速的.4)原物信息的传递仍需经典信道,而经典信道上信息的传递速度不会超过光速,故原物信息的传递速度不会超过光速.量子通信的展望目前，量子通信尚处于试验研究阶段，还存在许多理论和技术问题。
但是，量子通信已经取得了一些令人鼓舞的进展，并展现出非常诱人的前景。
此外，对量子纠缠态、非定域性理论的研究不但对物理学的发展起到了推动作用，并且也将被应用于其它领域。
例如，量子通信导致了第六代光纤通信系统——量子光纤通信时代的到来，量子博弈问题的提出和解决等等。
具体来说，量子通信的研究方向有：（1）纠缠。
目前人们对作为量子通信中物理资源的量子纠缠还没有完全认识清楚，建立一般的量子纠缠理论还有很长的路要走。
如何对量子纠缠进行更好地制备、操控、纯化、转换和应用将是一个值得研究的方向，尤其是多粒子纠缠态尚需进一步的研究。
（2）经典和量子混合通信。
这是一个目前比较活跃的领域，主要包括对通过无噪声/带噪声经典信道的量子信息、通过无噪声/带噪声量子信道的经典信息的研究。
（3）纯量子通信。
现在有很多科学家正致力于研究通过噪声量子信道的量子信息。
（4）量子密码技术。
这是量子通信领域最成熟的一个方向，已实现光纤上逾20km、真空约1km 的量子密钥传输，5～10年内可能投入实际应用。
除此之外，出现了一些新的研究方向，如量子秘密共享、量子位承诺、量子鉴别方案、量子签名方案等。
（5）量子通信的网络化。
网络化是量子通信的重要发展方向，目前量子通信速度比现有的经典通信技术快1000万倍，估计10年以上的时间内可建立量子因特网。
参考文献（1）石名俊《量子纠缠现象研究》中国科学技术大学– 2000（2）仇亮《量子纠缠特性和应用研究》中国科学技术大学2009（3）舒娜石际《数学技术与应用》2012年第10期《量子纠缠技术与量子通信》（4）李同山王善斌《量子纠缠与超光速量子通信》山东理工大学学报(自然科学版) 2006年3月第20卷第2期89~92（5）许娟《量子通信的基本原理和研究进展》东南大学计算机科学与工程学院，南京210096 698~702。