量子通信协议设计(彭家寅 著)思维导图
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通信基础9页知识点思维导图(纯洁版)
【T-MPLS/MPLS-TP】技术，我国用 PTN以【IP】为内核，最重要的特性【分组】+【传送】 PTN 分组传送网 Packet Transport Network P19---分组交换系统中路由器也以ip为内核
“量子交换” 分层达到可扩展 PTN 关键技术 QoS 同步以太网（基于物理层） 频率时间 同步技术 TOP（基于分组包） 分类 只传频率，不传时间 只传频率，不传时间 高质量时间同步，大大降低【3G】基站时间同 步问题，减少对【卫星】的依赖，【减少天馈 线】 SDH、OTN
通信基础
课本章节标题 努力要记住的内容 仪器名 一段话里的【关键字】 图例 喵喵喵喵喵喵喵喵喵喵喵喵
备注：多为口诀和理解
高频考点 说明 次高频考点 P111-----写不下了，去翻书本吧
交换的信息：
“控制用户网络”
用户信息 控制信息 网络管理信息 终端节点 构成：--通信网核心设备 交换节点 构成：---
反过来：近端串音增大
光缆、电缆 特点应用 P70
束管式 骨架式 接入网用蝶形引入光纤
【近端串音、衰减、结构回波损耗】等指标油提高
PTN 分组传送网 Packet Transport Network
跳转 【波长1mm-1m】【频率300M-300GHz】 视距传播 50km 端站 SDH微波中继通信组成 枢纽站 分路站 中继站 天线增益 微波天线参数 （一般是个锅盖）
优越的【偏振模色散系数】
G653
日本人使用
3-安倍晋三-日本
1550nm色散为零==》不利于WDM传输
有微量色散是好事儿，四波混频会减小
G654 单模光纤
海底光缆
4-海四
1310nm色散为零 1550nm衰减最小，为工作波长 适合长距离
第二章 网络安全协议
崇德博智 扶危定倾
2.1 TCP/IP协议簇 2.1.1 TCP/IP协议簇的基本组成 OSI参考模型是指用分层的思想把计算机之间的 通信划分为具有层间关系的七个协议层，要完成一 次通信，需要在七个相对独立的协议层上完成各自 进程才能实现，但TCP/IP参考模型却只用了四层， 如图2-1-1所示。 TCP/IP协议是20世纪70年代中期，美国国防部 为其ARPANET开发的网络体系结构和协议标准。 以TCP/IP为基础建立的因特网是目前国际上规模最
崇德博智 扶危定倾
2.1 TCP/IP协议簇
(4) 在TCP/IP协议簇中的各种应用层协议(如Telnet、 FTP、SMTP等)缺乏认证和保密措施，这就为欺骗、否认、 拒绝、篡改、窃取等行为开了方便之门，使得基于这些缺陷 和漏洞的攻击形式多样。
崇德博智 扶危定倾
2.2 为了解决TCP/IP协议簇的安全性问题，弥补 TCP/IP协议簇在设计之初对安全功能的考虑不足， 以Internet工程任务组(IETF)为代表的相关组织不断 通过对现有协议的改进和设计新的安全通信协议， 对现有的TCP/IP协议簇提供相关的安全保证，在协 议的不同层次设计了相应的安全通信协议，从而形 成了由各层安全通信协议构成的TCP/IP协议簇的安 全架构，具体参看图2-2-1
崇德博智 扶危定倾
3. 网络层的安全协议 IPSec(Internet Protocol Security，IEEE标 准): 为通信双方提供机密性和完整性服务。
4. 网络接口层的安全协议 (1) PPTP(Point to Point Tunneling Protocol)： 点 (2) L2F(Layer 2 Forwarding): 第二层转发协议。 (3) L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol): 综合了 PPTP和L2F
《量子通信》课件
量子密钥分发基于量子力学中的不确定性原理和测量 坍缩 原理，能够检测到窃听者对量子态的干扰，从而保证密钥 分发的安全性和可靠性。
量子密钥分发的安全性
量子密钥分发利用量子态的不可克隆性和测量 坍缩原理，确 保了密钥分发的安全性。在量子密钥分发过程中，任何窃听 者对量子态的干扰都会被检测到，从而保证了通信双方能够 生成相同的密钥。
量子系统可以同时处于多个状态的叠加态，即一个量子比特可以同时表示0和1 。
量子纠缠
两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联，当一个量子比特的状态发生变 化时，另一个量子比特的状态也会相应地发生变化，无论它们相距多远。
量子密钥分发
量子密钥分发
利用量子态的特性，通过量子信 道安全地分发密钥，用于加密和 解密信息。
量子随机数生成器
量子随机数生成器
利用量子力学的特性，产生真正的随机数，这些随机数在应用中具有很高的价值和重要性 。
量子随机数生成器的原理
基于量子力学的测量原理，每次测量都会得到一个随机的结果，因此可以用来产生真正的 随机数。
量子随机数生成器的应用
在密码学、统计学、计算机科学等领域中都有广泛的应用，例如在加密算法、模拟和机器 学习中都需要用到随机数，而量子随机数生成器可以提供更安全和更可靠的随机数源。
与传统的加密方式相比，量子通信需要更加复杂的设备和 更高的技术要求。然而，随着技术的不断进步和成本的降 低，量子通信将在未来得到更广泛的应用和推广。
PART 05
量子通信的挑战与未来发 展
量子通信的挑战
技术成熟度
目前量子通信技术仍处于发展 阶段，尚未完全成熟，需要进
一步研究和改进。
通信安全
虽然量子通信具有很高的安全 性，但仍面临一些潜在的安全 威胁和攻击，需要加强安全防 护措施。
量子密钥分发的安全性
量子密钥分发利用量子态的不可克隆性和测量 坍缩原理，确 保了密钥分发的安全性。在量子密钥分发过程中，任何窃听 者对量子态的干扰都会被检测到，从而保证了通信双方能够 生成相同的密钥。
量子系统可以同时处于多个状态的叠加态，即一个量子比特可以同时表示0和1 。
量子纠缠
两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联，当一个量子比特的状态发生变 化时，另一个量子比特的状态也会相应地发生变化，无论它们相距多远。
量子密钥分发
量子密钥分发
利用量子态的特性，通过量子信 道安全地分发密钥，用于加密和 解密信息。
量子随机数生成器
量子随机数生成器
利用量子力学的特性，产生真正的随机数，这些随机数在应用中具有很高的价值和重要性 。
量子随机数生成器的原理
基于量子力学的测量原理，每次测量都会得到一个随机的结果，因此可以用来产生真正的 随机数。
量子随机数生成器的应用
在密码学、统计学、计算机科学等领域中都有广泛的应用，例如在加密算法、模拟和机器 学习中都需要用到随机数，而量子随机数生成器可以提供更安全和更可靠的随机数源。
与传统的加密方式相比，量子通信需要更加复杂的设备和 更高的技术要求。然而，随着技术的不断进步和成本的降 低，量子通信将在未来得到更广泛的应用和推广。
PART 05
量子通信的挑战与未来发 展
量子通信的挑战
技术成熟度
目前量子通信技术仍处于发展 阶段，尚未完全成熟，需要进
一步研究和改进。
通信安全
虽然量子通信具有很高的安全 性，但仍面临一些潜在的安全 威胁和攻击，需要加强安全防 护措施。
量子通信技术量子纠缠科技内容PPT演示
一种新型的通讯方式，
是迄今为止唯一被严格数学证明的绝对安全，
其核也就是通过量子密钥分发，
实现相距遥远的通信双方共享绝对安全的
鱼子密钥。
量子通信
2018 年1月，
潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，
联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、国家天文台等，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，
与奥地利科学院AntonZeilinger研究组合作，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
利用“墨子号”量子科学实验卫星， 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
在全球已
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
是迄今为止唯一被严格数学证明的绝对安全，
其核也就是通过量子密钥分发，
实现相距遥远的通信双方共享绝对安全的
鱼子密钥。
量子通信
2018 年1月，
潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，
联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、国家天文台等，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，
与奥地利科学院AntonZeilinger研究组合作，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
利用“墨子号”量子科学实验卫星， 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
在全球已
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
量子通信V4.0.ppt
征粒量子子的态能是量指、原旋子转、、中运子动、、质磁子场等以粒及子其的他状的态物，理它特可性表。
量子信息的单元 称为量子比特。
量子比特（即量子态）的物理载体：光子，电子，原 子，核自旋，… …
以量子态作为信息单元，“信息”就量子化。 以“比特”作为信息单元的是经典信息，以“量子 比特”作为单元的是量子信息。
2024/6/1
纠缠
• 现在有两个光子，A光子可以有两种状态，一 个极化方向向上，一个极化方向向下。同样B 光子也有向上和向下的极化方向。在数学上， A的向上乘上B的向下，减掉A的向下，乘上B 的向上，乘上根号2。这个状态一般叫做两个 光子纠缠不清的状态。
A, B 1
2
AB
AB
2024/6/1
《武林外传》中关于“我”的哲学问题
---知识就是力量
2024/6/1
量子力学对我们生活的启示
• 在最宏大的视野里，宇宙中运行着的星球的角落 里所发生的细微的量子过程，将宇宙一次次的分 裂。因而，地球连同我们被一次次的复制，数目 巨大到难以想象的宇宙的不同版本在同时上演。 在我们每一次的选择中，宇宙被分裂成几个世界， 因而你的不同版本的生命形态在同时上演，可见 我们每个人的生命都是丰富多彩的~~
•
设想空间中有一个微观粒子，任何时
刻有可能在空间中任何点探测到粒子（类
似经典波的特性），但一旦探测到只能在
其中一个探测器处发现该粒子（类似经典
粒子的特性）。
C
B
A
2024/6/1
A,B,C,…为探测器
经典粒子在某个时刻只能处于确定的物理状 态上； 量子粒子则可以同时处于各种可能的物理状 态上（叠加态）。 在量子力学中微观粒子的状态用波函数描述。
第四章量子通信原理(2)——大学物理讲义资料文档
31
32
空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 单光子捕获技术，减少自然光对通信的影响 • 空域滤波 • 频域滤波 • 时域滤波 • 时间同步技术 • 依靠与数据脉冲不同波长的周期明亮脉冲锁定 • 时刻 • 中继技术，量子中继器的应用
33
空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 瞄准捕获跟踪技术 • 借助卫星光通信中的瞄准捕获跟踪技术 • 偏振跟踪技术 • 采用基于半波片的偏振跟踪技术，通过旋转半 • 波片实现对偏振“零”方向的跟踪
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
Probability
1 Number of photon
2
7
真正的单光子源
Particle like
Wave-like during propagation
Particle like
V+
8
量子通信单光子源
• 参量下转换产生纠缠光子对
26
• QED • 用户端为腔QED • 每个用户(nod)为一 • 个量子系统 • 量子态存储 • 量子态测量
• 系综 • 纠缠纯化 • 有效提高信道长度
27
经典网络中服务器
✓网上用户共知 ✓固定地址 ✓为用户提供服务 ✓通信控制管理 ✓共享资源 ✓基本任务 ✓处理各个网络工作站提交的网络请求
22
偏振和相位编码方式
MZ干涉仪的工作原理
23
现行的通用方案—plug-play system
Evolution of the polarization state of a light pulse represented on the Poincare´ sphere over a round-trip propagation along an optical fiber terminated by a Faraday mirror.
32
空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 单光子捕获技术，减少自然光对通信的影响 • 空域滤波 • 频域滤波 • 时域滤波 • 时间同步技术 • 依靠与数据脉冲不同波长的周期明亮脉冲锁定 • 时刻 • 中继技术，量子中继器的应用
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空间量子通信关键技术
• 关键技术 • 瞄准捕获跟踪技术 • 借助卫星光通信中的瞄准捕获跟踪技术 • 偏振跟踪技术 • 采用基于半波片的偏振跟踪技术，通过旋转半 • 波片实现对偏振“零”方向的跟踪
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
Probability
1 Number of photon
2
7
真正的单光子源
Particle like
Wave-like during propagation
Particle like
V+
8
量子通信单光子源
• 参量下转换产生纠缠光子对
26
• QED • 用户端为腔QED • 每个用户(nod)为一 • 个量子系统 • 量子态存储 • 量子态测量
• 系综 • 纠缠纯化 • 有效提高信道长度
27
经典网络中服务器
✓网上用户共知 ✓固定地址 ✓为用户提供服务 ✓通信控制管理 ✓共享资源 ✓基本任务 ✓处理各个网络工作站提交的网络请求
22
偏振和相位编码方式
MZ干涉仪的工作原理
23
现行的通用方案—plug-play system
Evolution of the polarization state of a light pulse represented on the Poincare´ sphere over a round-trip propagation along an optical fiber terminated by a Faraday mirror.
量子通信PPT概况
15/17
10.量子通信的应用
在网络信息安全威胁日益严峻的大背景下， 量子通信作为能够在物理层提供无法被窃听和破 解的绝对安全信息传输的通信技术手段，对于网 络安全和国家安全的战略意义不言而喻。
同时随着量子通信技术的发展，量子通信必 将作为常规通讯手段，走入寻常百姓家。
16/17
Thank you!
2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：将原物的信息分成经
典信息和量子信息两部分，它们 分别经由经典通道和量子通道传 送给接收者。
经典信息:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
13/17
9.中国贡献
3.1997年潘建伟与荷兰学者波密斯特等人首次实现了未知量子态 的远程传输。 4.中科大潘建伟教授及其同事，首次实现了具有存储和 读出功能的纠缠交换，实现了“量子中继器”，向量 子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 5.2010年，中国科技大学和清华大学的自由 空间量子通信实验将通信距离从数百米记 录一步跨越到16公里。 6.2012.08.09，中国科技大学的研究人员再 次创造了新纪录，将通信距离扩大到了97 公里，横跨中国的一个湖泊。
17/17
量子通信
电信工（1）班 秦善达 方诚
1/17
1、量子通信的起源
爱斯派克特和他的小组成功地完成了 1982年，法国物理学家艾伦· 一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出 了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。
10/17
7.量子通信传输的信息
经 典 信 息
用于 量子密钥的传输 但是，量子力学的不确定性原理 不允许精确地提取原物的全部信 息，这个复制品不可能是完美的。 因此长期以来，隐形传送不过是 一种幻想而已 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一 种“完全”的信息传送。从物理学 角度，可以这样来想象隐形传送的 过程：先提取原物的所有信息，然 后将这些信息传送到接收地点，接 收者依据这些信息，选取与构成原 物完全相同的基本单元，制造出原 11/17 物完美的复制品。 量 子 信 息 用于
10.量子通信的应用
在网络信息安全威胁日益严峻的大背景下， 量子通信作为能够在物理层提供无法被窃听和破 解的绝对安全信息传输的通信技术手段，对于网 络安全和国家安全的战略意义不言而喻。
同时随着量子通信技术的发展，量子通信必 将作为常规通讯手段，走入寻常百姓家。
16/17
Thank you!
2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：将原物的信息分成经
典信息和量子信息两部分，它们 分别经由经典通道和量子通道传 送给接收者。
经典信息:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
13/17
9.中国贡献
3.1997年潘建伟与荷兰学者波密斯特等人首次实现了未知量子态 的远程传输。 4.中科大潘建伟教授及其同事，首次实现了具有存储和 读出功能的纠缠交换，实现了“量子中继器”，向量 子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 5.2010年，中国科技大学和清华大学的自由 空间量子通信实验将通信距离从数百米记 录一步跨越到16公里。 6.2012.08.09，中国科技大学的研究人员再 次创造了新纪录，将通信距离扩大到了97 公里，横跨中国的一个湖泊。
17/17
量子通信
电信工（1）班 秦善达 方诚
1/17
1、量子通信的起源
爱斯派克特和他的小组成功地完成了 1982年，法国物理学家艾伦· 一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出 了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。
10/17
7.量子通信传输的信息
经 典 信 息
用于 量子密钥的传输 但是，量子力学的不确定性原理 不允许精确地提取原物的全部信 息，这个复制品不可能是完美的。 因此长期以来，隐形传送不过是 一种幻想而已 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一 种“完全”的信息传送。从物理学 角度，可以这样来想象隐形传送的 过程：先提取原物的所有信息，然 后将这些信息传送到接收地点，接 收者依据这些信息，选取与构成原 物完全相同的基本单元，制造出原 11/17 物完美的复制品。 量 子 信 息 用于
精品课件-量子通信(研究生 裴昌幸)-第四章 量子密钥分发
4.2.1 BB84协议
1984年，美国IBM公司的研究员Bennett和加拿大蒙 特利尔（Montreal）大学学者Brassard共同提出了利用 光子偏振态来传输信息的量子密钥分发协议，简称BB84协 议。
协议描述：
BB84协议采用四个非正交态为量子信息的载体，这 四个态分属于两组共轭基，每组基内的两个态相互正交。 两组基互为共轭是指：一组基中的任一基矢在另一组基中 的任何基矢上的投影都相等，非正交态间无法通过测量彻 底分辨。
（8）Alice和Bob对协商后的密钥作进一步纠错和密性放 大，最终得到无条件安全的密钥。
Alice准备的比特串
Alice发送的光子序列 Bob选择的测量基
Alice和Bob保存的结果
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
↑
→
→
↘
↘
↑
↗
↑
↗
↘
↑
→
↘
↗
↑
↘
Bob得到的原始密钥
1
0
1
0
1
1
Alice和Bob协商
（2）Bob对接收到的每一个光子随机选择测量基进行测量。 （3）Bob通过经典信道告诉Alice哪些位置获得确定的测量结
果，但是并不公开选用的测量基。
（4）Alice和Bob保留所有获得确定测量结果的量子比特和测 量基，其余丢弃。
（5）Alice和Bob从原始密钥中随机选择部分比特公开比较进 行窃听检测，误码率小于门限值的情况下，进行下一步；否则 认为存在窃听，终止协议。
同步信号和单光子脉冲通过波分复用器进行复用，到达 接收端后解复用，进行光电转换，用作单光子探测器的触发 脉冲。