浅谈量子通信技术
量子通信技术的优势与局限

量子通信技术的优势与局限量子通信技术是一种基于量子力学原理,利用量子特性来传输和处理信息的新兴技术。
与传统的经典通信技术相比,量子通信具有许多独特的优势。
然而,尽管其巨大的潜力,但该技术仍然面临着一些局限。
本文将重点探讨量子通信技术的优势与局限。
首先,量子通信技术具有高度的安全性。
在传统的经典通信中,信息的传输往往容易受到黑客和窃听者的攻击。
然而,利用量子通信技术,信息可以通过量子纠缠和量子隐形传态等量子特性进行加密和解密,以保障信息的安全。
即使攻击者试图窃取信息,量子通信系统也会立即检测到量子态的干扰,并立即发出警报,从而防止信息的泄露。
其次,量子通信技术具有高速度和大带宽的优势。
量子纠缠可以实现量子比特之间的瞬时通信,这意味着传输速度可以达到或接近光速,并且可以实现很高的带宽。
这使得量子通信在处理大量数据的场景中具有巨大的潜力,例如在云计算和物联网等领域。
另外,量子通信技术还具有高度的鲁棒性。
量子纠缠可以维持长距离的传输和跨越复杂环境,例如光纤或卫星等。
这使得量子通信技术在实践中具有很高的可靠性,并且不容易受到外界干扰的影响。
然而,尽管量子通信技术具有许多优势,但它仍然面临着一些局限。
首先是实用性的限制。
目前的量子通信技术的实施仍然面临着技术上的挑战和成本的限制。
例如,在长距离量子通信中,信号的丢失和噪声问题仍然是一个难题,进一步的研究和改进仍然需要花费时间和资金。
此外,量子通信技术还存在着隐私与伦理问题。
虽然量子通信可以保证信息的安全传输,但隐私问题仍然是一个必须要考虑的因素。
例如,量子计算机的发展可能会威胁到传统密码学的安全性,导致隐私的泄露。
因此,需要制定相应的政策和法律来规范和保护量子通信技术的使用。
此外,量子通信技术还面临着可扩展性和稳定性的问题。
目前,量子通信系统的构建还相对复杂,并且需要高度精确的设备和环境控制。
为了实现实际应用,对这些技术的稳定性和可扩展性提出了更高的要求。
此外,量子态的传输和存储也面临一些挑战,例如量子态的退化和退相干等问题。
量子通信技术的优势和局限性

量子通信技术的优势和局限性量子通信技术是一种基于量子力学原理的新兴通信技术,其利用量子态传输信息,具有许多传统通信技术无法比拟的优势。
然而,同时也存在一些局限性,限制了其在实际应用中的发展。
本文将探讨量子通信技术的优势和局限性。
首先,量子通信技术具有无法破译的安全性。
量子通信可以利用量子态的性质,在信息传输过程中提供绝对的安全性。
量子态的传输是不可观测的,即使被拦截,也不会泄露出信息的内容。
量子通信技术的这一特性使之成为安全通信领域的研究热点。
在如今信息安全威胁日益严重的背景下,量子通信技术的安全性优势具有重要意义。
其次,量子通信技术具有高速传输的优势。
传统通信技术存在带宽的限制,而量子通信技术可以克服这一问题。
利用量子态传输信息,可以实现高速传输,极大地提高了通信速度。
这意味着在未来的通信中,人们可以更加迅捷地进行信息交流,大大提高了数据传输的效率。
另外,量子通信技术具有高容量传输的能力。
量子通信技术利用了量子态的多样性,可以同时传输多个比特的信息。
与传统通信技术相比,它可以实现更高的数据容量传输。
这一优势将在大数据时代和人工智能应用中发挥重要作用,为海量数据的传输提供了可能。
此外,量子通信技术还具有抗干扰能力强的优点。
传统通信技术容易受到窃听和干扰的影响,而量子通信技术则大大降低了这些风险。
量子态的传输不易受到外界的干扰,可以保持信息的完整性和可靠性。
这一优势使得量子通信技术在军事、金融等领域具有巨大的潜力。
然而,量子通信技术在实际应用中也存在一些局限性。
首先,量子通信技术对实验设备的要求非常高。
量子态传输需要高精度的实验设备支持,包括精确控制的光学器件和高稳定性的光源等。
这种设备的制造和维护成本较高,限制了量子通信技术的广泛应用。
其次,量子通信技术在传输距离方面存在局限性。
由于量子态的易损性,其传输距离较短,通信距离不能太远。
这一限制将阻碍量子通信技术在全球范围内的应用,尤其是在海底通信等长距离通信领域。
量子通信技术的原理及实际应用

量子通信技术的原理及实际应用一、量子通信技术的概述量子通信技术是基于量子物理原理的一项通信技术,它利用量子纠缠和量子隐形传态等特性,实现了信息的安全传输和加密保护。
与传统通信方式相比,量子通信技术具有高速、高效、高保密性等优势,因此受到越来越多的关注和应用。
二、量子通信技术的原理量子通信技术的核心是利用量子叠加和量子纠缠特性进行信息的传输和保护。
量子叠加是指一个量子系统可以在多种状态中同时存在,而量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在一种复杂的关联关系,即使在很远的距离也可以保持同步。
在量子通信技术中,利用这些特性可以实现信息的快速传输和安全加密。
三、量子通信技术的实际应用1. 量子通信技术在安全通信中的应用量子通信技术在安全通信中的应用是最为广泛的。
由于其独特的量子特性,可以实现信息传输的安全保密。
量子密钥分发技术是其中重要的一种。
它利用量子纠缠和量子测量等方法,实现了安全的密钥传输,从而保障通信的安全性。
2. 量子通信技术在电子商务中的应用随着电子商务的发展,对安全传输和保护信息的需求越来越高。
而利用量子通信技术可以有效地保护电子商务中的信息传输和数据存储。
目前,量子认证技术已经广泛应用于电子商务领域,保证了交易信息的安全和可靠。
3. 量子通信技术在军事领域中的应用军事领域对信息的安全保密要求尤为严格。
利用量子通信技术可以实现高保密性的通信传输,能够避免传统通信方式的被监听和黑客攻击等风险。
因此,量子通信技术也在军事领域得到了广泛应用。
4. 量子通信技术在医疗领域中的应用医疗领域涉及到大量的个人隐私信息,对信息安全的要求也很高。
量子通信技术可以实现对医疗数据的安全传输和加密保护,保障患者个人信息的隐私。
四、量子通信技术面临的挑战尽管量子通信技术具有很多的优势,但是它仍然面临着一些挑战。
首先是技术成本的高昂,目前量子通信技术的设备价格仍然较高。
其次是量子通信技术的可靠性和稳定性有待进一步提升。
量子通信技术的前景与挑战

量子通信技术的前景与挑战随着科技日新月异,信息通信技术也在不断地向前发展。
其中,量子通信技术作为一种新兴的通信方式,备受瞩目。
相比于传统的信息传输方式,量子通信技术具有更高的安全性和更快的传输速度。
本文将探讨量子通信技术的前景和挑战。
一、量子通信技术的前景目前,人们普遍使用的是传统的信息传输方式,例如通过电子邮件、短信的方式进行信息的传递。
然而,随着信息的快速增加,这种方式可能已经面临安全性差、传输速度慢等问题。
相比之下,量子通信技术具有更高的安全性和更快的传输速度。
量子通信技术是通过利用量子现象进行信息传输的一种通讯方式,它可以有效地解决信息传输中的安全性问题。
首先,量子通信技术克服了传统通信方式中的拦截风险。
在传统通信方式中,数据可以被黑客或间谍窃听和截获,从而导致信息泄露和严重安全问题。
而在量子通信技术中,通信双方使用的是量子密钥。
波动性质的量子密钥使得黑客无法截获传输的信息内容,从而有效保证了信息的安全性。
其次,在传统通信方式中,数据传输的速度往往受到网络带宽的限制,传输速度非常缓慢。
而在量子通信技术中,由于量子信息传递的速度比光速要快得多,因此可以实现比传统通信方式更快的信息传输速度,从而解决了传统通信方式速度慢的问题。
通过使用量子通讯方式,可以在很短的时间内传送大量数据,可以大大提高数据传输的效率。
二、量子通信技术的挑战然而,虽然量子通信技术具有良好的前景,但也面临着一些挑战。
首先,目前的量子通信技术还处于起步阶段,需要进一步的研究和开发。
虽然量子通信技术已经实现了一些成功的实验,但真正的成熟应用还要面临一系列的技术难题。
例如,如何实现长距离量子通信、如何进行高效的量子通信等问题,这些问题需要科学家们进行进一步研究和探索。
其次,量子通信技术的安全性也需要进一步提高。
虽然量子通信技术具有更高的安全性,但也面临着被攻击的风险。
例如,可以通过暴力攻击量子密码来获取密钥,或利用单光子探测器、相位干扰等技术来攻击量子通信系统,从而降低其安全性。
量子通信技术简介

量子通信技术简介量子通信技术是一种基于量子力学原理的高度安全和高效率的通信方式。
它利用量子态的特性来传递和保护信息,提供了一种不受经典密码学攻击的通信方式,被誉为未来安全通信的重要手段。
本文将简要介绍量子通信技术的基础原理、主要应用以及未来发展方向。
首先,让我们了解一下量子通信技术的基础原理。
量子力学中的“量子态”是量子通信的核心基础。
在传统的经典通信中,我们使用比特(bit)作为信息的基本单位,其有两个状态:0和1。
而在量子通信中,我们使用量子比特(qubit)作为信息的基本单位,量子比特可以表示为0和1的叠加态。
这意味着一个量子比特可以同时处于0和1的状态,而不是仅仅处于其中一个。
这一差异使得量子通信具有所谓的“量子超越”效应,即利用量子态的特殊性质进行更加安全和高效的通信。
量子通信技术的主要应用之一是量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)。
在传统的非量子加密中,加密和解密密钥通过经典通信方式传输,存在被黑客攻击的风险。
而利用量子通信技术实现的量子密钥分发可以提供信息传输的绝对安全性。
在量子密钥分发过程中,发送方使用一系列的量子比特进行传输,并在接收方和发送方之间建立起了一个特殊的秘密通道。
通过在这个通道上利用量子态的特殊性质进行通信,可以保证密钥传输的安全性和可靠性,使得黑客无法窃取密钥。
另一个重要的应用是量子隐形传态(quantum teleportation)。
量子隐形传态可以将一个量子比特的状态从一个地方传送到另一个地方,而不需要通过中间的传输媒介。
这种技术的应用潜力非常巨大,可以在未来实现高效的量子计算和量子网络。
通过实现量子隐形传态,科学家们可以在远距离传输量子相关性,将信息传输速度提高到光速,并为量子计算机的发展打下了重要基础。
此外,量子通信技术还具有广阔的未来发展前景。
当前,研究者们正在努力实现更长的量子比特传输距离、更高的传输速率以及更低的系统误码率。
量子通信技术的原理及应用

量子通信技术的原理及应用量子通信技术是近年来备受关注的新兴技术,其原理和应用已引起广泛关注。
量子通信技术是基于量子力学的原理和技术,能够实现不可破解的加密、超高速传输、超远距离通信以及量子计算等多种功能。
本文将介绍量子通信技术的原理和应用,并探讨其未来发展方向。
一、量子通信技术的原理在传统的通信中,信息的传输是利用电子、光子、声波等载体完成的,而量子通信技术则是利用量子信息进行通信的。
量子通信技术的核心是量子比特(qubit)的存储、传输和操作。
由于量子比特具有量子纠缠、量子隐形传态、量子态复制不可能等基本特性,因此在信息的传递、存储、处理等方面有着传统通信技术无法比拟的优势。
在量子通信中,信息的传递是通过量子态的传输完成的。
量子态包括脉冲光子和自旋电子等物理量子,最常用的是使用光子作为量子比特来传递信息。
量子比特具有叠加态的特性,也就是说可以同时处理0和1两种信息。
因此,可以用一个量子比特同时处理多个信息,从而大大提高通信效率。
二、量子通信技术的应用量子通信技术不仅仅是一个学术话题,更是一个具有广泛应用前景的技术。
目前,量子通信技术主要应用于保密通信、量子密钥分发、量子计算、量子测量等领域。
1. 保密通信相信大家对于保密通信并不陌生,比如军事、情报、金融等领域中需要保密通信,这些信息的泄露都将会面临非常严重的后果。
而传统的保密通信技术基于复杂编码算法,而量子通信技术则依赖于量子物理学的基础。
利用随机的量子的结果来传递明文和密文,例如密钥分发技术,只要你存在偷窥,则将会改变原始密钥的行为,双方将可以立即确定这一事件并且重新生产一个新的密钥,这个正确性验证的过程基于量子隐形传态的原理,不能被第三方干扰。
2. 量子密钥分发量子密钥分发是一种利用量子纠缠的技术对密钥进行保密传输的方法。
在量子密钥分发中,发信人将量子比特发射给收信人,发信人和收信人在量子比特上测量值不同,但总是匹配的,从而确保量子比特在传输过程中没有被偷窥或篡改。
量子通信技术是什么?量子通信的起源和发展及未来展望

量子通信技术是什么?量子通信的起源和发展及未来展望量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。
其带来的高效安全的信息传输日益受到人们的关注,并且基于量子力学的基本原理,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。
去年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空,不到一年的时间,就完成了原定两年的星地高速量子密钥分发、量子纠缠分发和地星量子隐形传态实验三大科学目标。
中国科学技术大学的研究团队,利用“墨子号”量子科学实验卫星,在国际上首次成功实现了从卫星到地面的量子密钥分发和从地面到卫星的量子隐形传态。
量子通信又称量子隐形传送是指一种无影无踪的传送过程。
量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。
量子通信是一种全新通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。
按照常理,信息的传播需要载体,而量子通信是不需要载体的信息传递。
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(如:原子),制造出原物完美的复制品。
量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。
人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。
量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。
相比于经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。
而量子密码技术是量子通信的一个重要部分。
量子密码技术与传统的密码系统不同,它依赖于物理学作为安全模式的关键方面而不是数学。
实质上,量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统,因为在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子状态。
同时量子加密术在公共的键值密码术中又是连接键值交换的一种相对较容易方便的方式。
量子通信技术的发展与应用

量子通信技术的发展与应用量子通信技术是一种利用量子力学原理进行信息传递和处理的新兴领域。
它以量子态的特性来进行信息的编码、传输和解码,具备独特的安全性和高效性。
随着科技的不断进步,量子通信技术正逐渐成为信息通信领域的重要组成部分。
本文将介绍量子通信技术的发展历程、基本原理以及在安全通信、量子计算和量子网络等方面的应用。
一、量子通信技术的发展历程量子通信技术起源于20世纪初,当时科学家们开始探索光的量子性质。
随着量子力学理论的逐渐完善,量子通信技术得到了更系统的理论支持。
1964年,美国物理学家Charles H. Bennett提出了量子密码学的基本原则,开创了量子通信技术的研究方向。
20世纪80年代,瑞士物理学家Anton Zeilinger首次实现了量子纠缠态的远距离传输,这一突破为量子通信技术的实际应用奠定了基础。
随后,科学家们在光子、原子和电子等多个领域不断进行实验验证和理论推进,使量子通信技术得到了长足的发展。
二、量子通信技术的基本原理量子通信技术的基本原理是利用量子态的特性进行信息的编码、传输和解码。
量子态的特性包括量子纠缠、超密钥分发和量子密码学等。
首先,量子纠缠是指两个或多个粒子之间的状态相互关联,无论它们之间的距离有多远,经典电磁波无法进行同样的关联。
这种特性能够实现远距离的安全传输和通信。
其次,超密钥分发是指利用量子态的特性进行密钥交换,保证传输过程的安全性。
传统的密钥交换方式容易被黑客攻击,而量子通信技术通过量子比特的测量来检测窃听行为,并及时停止通信以防止信息泄露。
最后,量子密码学是一种基于量子力学原理的密码学方法,使用量子态的特性进行信息的加密和解密。
量子密钥分发和量子认证是量子密码学的两个关键技术,它们能够保障通信双方信息的机密性和完整性。
三、量子通信技术应用的前景量子通信技术具有广阔的应用前景,在信息通信、安全保密、量子计算和量子网络等领域都有巨大的潜力。
首先,在信息通信领域,量子通信技术可以提供更高速、更安全的通信方式。
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题目浅谈量子通信技术课程现代通信技术基础班级学号姓名指导老师2011 年12月10日浅谈量子通信技术摘要:量子通信(Quantum Teleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。
量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。
量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。
高效安全的信息传输日益受到人们的关注。
基于量子力学的基本原理,量子通信具有高效率和绝对安全等特点,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。
关键词语: 量子通信量子力学1、引言量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。
按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。
前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。
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,制造出原物完美的复制品。
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。
2、量子通信的的提出自1 9世纪进入通信时代以来,人们就梦想着像光速一样(甚至比光速更快)的通信方式.在这种通信方式下,信息的传递不再通过信息载体(如电磁波)的直接传输,也不再受通信双方之间空间距离的限制,而且不存在任何传输延时,它是一种真正的实时通信.科学家们试图利用量子非效应或量子效应来实现这种通信方式,这种通信方式被称为量子通信.与成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,已成为国内外研究的热点.近年来在理论和实践上均已取得了重要的突破,引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视.从人类信息交流和通信的演化进程,我们可以清楚地体会到信息技术的不断发展。
现代信息技术具有强大的社会功能,已经成为21世纪推动社会生产力发展和经济增长的重要因素。
霍金指出,要进入未来大概有两种方法,第一就是通过所谓的“虫洞”。
霍金强调,虫洞就在我们四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。
如同在三度空间中,时间也有细微的裂缝,而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,虫洞就存在于其中。
不过,霍金表示,这些隧道小到人类无法穿越,但有朝一日也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大。
霍金指出,理论上时光隧道或虫洞不但能带着人类前往其他行星,如果虫洞两端位于同一位置,且以时间而非距离间隔,那么太空船即可飞入,飞出后仍然接近地球,只是进入所谓“遥远的过去”。
3、量子态的概念量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态,它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。
曾被爱因斯坦称作幽灵般的超距离作用的“量子纠缠”,指的是在量子力学中,有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系,不管它们被分开多远,只要一个粒子发生变化,另一个粒子的状态也会立刻发生相应的变化,这就是量子纠缠。
人的眼睛好像一种仪器,它只能分辨出两个间隔时间为秒的景象,如果小于这个间隔就无法分辨了,这叫做人眼的视觉暂留特性。
比如电视和电影虽是由一幅幅间隔的画面组成的,可是在放映时,我们看到的却是一个连续的影像,这就是因为两副画面之间出现的时间间隔小于秒的缘故。
我们在夜间还可以做一个这样的实验:手拿一柱一头点燃的香,用较快的速度来回运动,看到的是一条连续的黄光线。
这正是上面说的道理。
因此就不难设想,当光源以极快的速度发射出一份份的接踵而来的光子时,我们的眼睛是难以分辨出每个独立的光子,而把这群光子看成是一个连续性的光流。
但是,这种量子之间的“诡异”特性却被现代科学家巧妙利用于远程通信技术,他们把两个同源的量子分开,对其中一个施以“信息”,那么,远在许多公里之外的另一个量子也会有同样的“反应”,通过读取它的反应,可以实现远超目前水平的通信技术。
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。
按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。
前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。
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,制造出原物完美的复制品。
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。
4、量子通信的发展量子通信指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方式。
量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。
量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。
高效安全的信息传输日益受到人们的关注。
基于量子力学的基本原理,量子通信具有高效率和绝对安全等特点,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。
量子理论作为现代物理学的核心理论,百年来被无数次证明和应用,也被每一个物理学家熟知。
而利用量子效应来保护通信密码的创意,是上世纪80年代美国人提出的。
国际上许多研究小组都在对这一课题进行研究,并提出了一系列量子纠缠态纯化的理论方案,但是没有一个是能用现有技术实现的。
安徽问天量子有限公司研发生产的红外单光子探测器在该区实现量产,使得我国成为全球第三个可批量生产红外单光子探测器的国家,为我国量子密码规模化应用打下了基础。
信息通信要靠光子。
就像上网离不开网卡,红外单光子探测器就像是量子通信技术这台主机的网卡。
特别是量子通信对于光子捕捉要求极高,要求每个光子捕捉不能出错。
而光子能量极其微弱,要捕捉单个光子,其探测器灵敏度必须达到现有最好照相机的一万亿倍,捕捉单个光子成为困扰世界的难题。
据问天量子有限公司总经理赵义博博士介绍,该公司采用了雪崩法放大了单光子能量,用超高灵敏的电子设备探测其信号,最终实现单个光子探测。
目前全球只有美国、瑞士能将该技术进行量产。
2004年开始,潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间信道中实现更远距离的量子通信。
在自由空间信道中,光子传输几乎不存在退相干效应,而一旦穿透大气层进入到外层空间,光子的损耗更是接近于零,这使得自由空间信道相比光纤信道在大尺度上具有特别的优势。
2006年夏,我国中国科技大学教授潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学—维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案,同时实现了超过100公里的诱骗态量子密钥分发实验,由此打开了量子通信走向应用的大门。
2007年开始,中国科大-清华大学联合研究小组开始在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子隐形传态,证实了量子隐形传态过程穿越大气层的可行性,为未来基于卫星量子中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。
量子纠缠做为量子信息科学的核心资源,是目前国际上的研究热点,基于量子纠缠的量子态隐形传输是量子计算和量子中继中的基本过程。
对于未来实用化全球量子通信网络的建立具有十分重要的意义,为未来计划发射卫星上天、利用卫星平台中转实现全球化量子通信打下了基础。
量子通信是量子论与信息论相结合的产物,也是通信与信息领域研究的热点前沿。
推动量子通信技术的应用化研究和产业化进程,带动地区科学与经济发展具有重要意义,也必将对我国现代通信技术的变革产生积极影响,为引领我国量子通信技术实用化和产业化进程做出重大贡献。
5、量子通信的加密原理为什么量子通信能不被窃听呢先回头说说量子理论,20世纪初的实验发现,能量或物质细小到一定限度,就无法被准确测量了(测不准原理)。
因为测量意味着干涉,当被测量物微小到了极限,就不可能不被测量完全改变。
理论上完美到极致的显微镜,对于一个量子级别的粒子也束手无策,因为一“碰”就毁坏了粒子的待测状态。
量子理论作为现代物理学的核心理论,百年来被无数次证明和应用,也被每一个物理学家熟知。
而利用量子效应来保护通信密码的创意,是上世纪80年代美国人提出的。
这个想法的实质在于:假如让量子态的粒子携带密码信息,就不会被半路监测和盗取了。
换句话说:如果信息仅“附着”在一个光子或电子上,当间谍“偷听”时,信息就被偷听动作改变了。
靠着极端“脆弱”,这条信息通道可以保证内容的绝密。
从理论上来说,传统的数学计算加密方法都是可以破译的,再复杂的数学密钥也可以找到规律。
第一台现代计算机的诞生,就是为了破解复杂的数学密码。
随着计算机的飞速发展,破译数学密码的难度也逐渐降低。
上世纪下半叶以来,科学家们在“海森堡测不准原理”和“单量子不可复制定理”之上,逐渐建立了量子密码术的概念。
“海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理,指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的,只能精确测定两者之一。
“单量子不可复制定理”是“海森堡测不准原理”的推论,它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的,因为要复制单个量子就只能先作测量,而测量必然改变量子的状态。
量子密码术突破了传统加密方法的束缚,以量子状态作为密钥具有不可复制性,可以说是“绝对安全”的。
任何截获或测试量子密钥的操作都会改变量子状态。
这样截获者得到的只是无意义的信息,而信息的合法接收者也可以从量子态的改变知道密钥曾被截取过。
科学家希望将来可以实现远距离、高速率的量子密码传输。
这样就可以利用卫星来传递信息,并在全球范围内建立起保密的信息交换体系。
量子密钥的创意无懈可击,但目前还不能投入大规模应用,原因是很难让一对纠缠粒子在长距离上保持稳定。
在几米内有效的密钥,在几公里外就失真,然后消逝在虚空中了。
因此超长距离的量子通信,似乎还停留在理论阶段。
但在韩教授看来,这并不意味着研究人员的进展缓慢。
事实上,近年来,中国科学家一直在刷新量子传输的距离纪录。
量子计算机经常会被拿来和量子通信并列,它们是量子力学在两个不同领域的应用。
量子计算机的本质,是用量子器件替代传统计算机器件,借助量子器件更多样的物理状态,增加存储容量,简化电脑计算的方式。
具体来说,在经典计算机中,可能一个二极管的电压高低,代表这个比特的值是1或者0,而在量子计算机中,一个量子可以既是1又是0,有两个值。
N个量子并排,就有2的N次方个值。
6、量子通信的未来量子通信是通信技术上的又一次划时代革命,具有广泛的应用前景。
首先,量子通信可以满足空间远距离、大容量、易组网等方面的要求,量子通信可以用来构筑高速、大容量的通信网络,实现高清晰度图像等大容量超高速数据的传输,为建立量子因特网奠定了坚实的基础;其次量子通信可以实现完全保密通信,这使得量子通信在军事、国防、国民经济建设等领域都有重要作用;第三,目前许多国家致力于空间拦截及空间信息传输等技术的研究,并取得了一定的成果,量通信的应用必将加速空间拦截及空间信息传输等技术的快速发展。