量子通信

量子通信量子通信量子通讯（Quantum communication）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。量子通讯主要涉及：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，量子通讯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。量子通讯系统的基本部件包括量子态发生器、...

量子通信量子通讯（Quantum communication）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。量子通讯主要涉及：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，量子通讯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。量子通讯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。量子纠缠：具有量子纠缠现象的成员系统们，在此拿两颗以相反方向、同样速率等速运动之电子为例，即使一颗行至太阳边，一颗行至冥王星，如此遥远的距离下，它们仍保有特别的关联性（correlation）；亦即当其中一颗被操作（例如量子测量）而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。如此现象导致了“鬼魅似的远距作用”（spooky action-at-a-distance）之猜疑，仿佛两颗电子拥有超光速的秘密通信一般，似与狭义相对论中所谓的局域性（locality）相违背。这也是当初阿尔伯特·爱因斯坦与同僚玻理斯·波多斯基、纳森·罗森于 1935 年提出以其姓氏字首为名的爱波罗悖论（EPR paradox）来质疑量子力学完备性之缘由。量子通信具有一系列现在所无法企及的功能。首先量子通信可以在太空中实现超远距离，超大容量的信息传输。由于量子通讯与狭义相对论中所谓的局域性（locality）相违背，所以它可以完全无视距离的作用，可以实现瞬间的超远距离传输。量子通信拥有着绝对的保密性，可以广泛的应用到军事领域，政治领域，以及各种商业领域中，如果可以用到普通的人们的通信中来，那么同样可以保证个人隐私权受到绝对安全的保护。那么量子通讯如何做到这么高的保密性的呢？原因跟量子力学关系密不可分。由于量子纠缠态隐形传态的严格的应用条件，使得任何方式的窃听都将会改变原来所携带的信息，那么窃听来的信息就是完全和传输的信息不一样的，这样的信息窃听来又有何用。同时量子技术的发展也是对现在技术的一项全新的时代性的革新。如果有人能够制造出一台量子计算机，那么现在的所有密码等加密方式对它将毫无限制作用，要破解现有的加密简直如探囊取物。早在上个世纪，科学家们就已经开始设想，用量子系统构成的计算机来模拟量子现象，从而大幅度减少运算时间。如果将未来的量子计算机比作大学教授，今天所谓超级计算机的能力甚至还比不上刚上幼儿园的小班儿童。你可以想象这样一个惊人的对比：现在对一个 500 位的阿拉伯数字进行因子分解，目前最快的超级计算机将耗时上百亿年，而量子计算机却只需大约几分钟。美国科学家的预言就像一个倒计时牌，“量子计算机可能将在 50 年之后出现”。当然，如果量子通信成为现实的话，我们便不再惧怕量子计算机了，因为量子的隐形传态具有绝对的保密性，完全不可能被窃听。令人欣慰的是量子通信也正在飞速发展着。 1993 年，C.H.Bennett 提出了量子通讯的概念。 1997 年，在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。 2007 年 6 月，一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组在量子通讯研究中通过创下了通信距离达 144 公里的最远纪录。由于大气随高度的增加而日趋稀薄，在卫星上旅行数千公里只相当于在地面上旅行 8公里。 2007 年开始，中国科大——清华大学联合研究小组在北京架设了长达 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态隐形传输，证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性，为未来基于卫星中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。

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