去年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射升空，不到一年的時間，就完成了原定兩年的星地高速量子密鑰分發
、量子糾纏分發和地星量子隱形傳態實驗三大科學目標。

 

中國科學技術大學的研究團隊，利用“墨子號”量子科學實驗衛星
，在國際上首次成功實現了從衛星到地麵的量子密鑰分發和從地麵到衛星的量子隱形傳態。

 

 

量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)又(you)稱(cheng)量(liang)子(zi)隱(yin)形(xing)傳(chuan)送(song)是(shi)指(zhi)一(yi)種(zhong)無(wu)影(ying)無(wu)蹤(zong)的(de)傳(chuan)送(song)過(guo)程(cheng)。量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)是(shi)由(you)量(liang)子(zi)態(tai)攜(xie)帶(dai)信(xin)息(xi)的(de)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)，它(ta)利(li)用(yong)光(guang)子(zi)等(deng)基(ji)本(ben)粒(li)子(zi)的(de)量(liang)子(zi)糾(jiu)纏(chan)原(yuan)理(li)實(shi)現(xian)保(bao)密(mi)通(tong)信(xin)過(guo)程(cheng)。量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)是(shi)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)，它(ta)傳(chuan)輸(shu)的(de)不(bu)再(zai)是(shi)經(jing)典(dian)信(xin)息(xi)而(er)是(shi)量(liang)子(zi)態(tai)攜(xie)帶(dai)的(de)量(liang)子(zi)信(xin)息(xi)，是(shi)未(wei)來(lai)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)網(wang)絡(luo)的(de)核(he)心(xin)要(yao)素(su)。

 

按照常理，信息的傳播需要載體
，而量子通信是不需要載體的信息傳遞。從物理學角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然後將這些信息傳送到接收地點，接收者依據這些信息
，選取與構成原物完全相同的基本單元（如：原子）
，製造出原物完美的複製品。

 

 

量(liang)子(zi)隱(yin)形(xing)傳(chuan)送(song)所(suo)傳(chuan)輸(shu)的(de)是(shi)量(liang)子(zi)信(xin)息(xi)
，它(ta)是(shi)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)過(guo)程(cheng)。人(ren)們(men)基(ji)於(yu)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)提(ti)出(chu)了(le)實(shi)現(xian)量(liang)子(zi)因(yin)特(te)網(wang)的(de)構(gou)想(xiang)。量(liang)子(zi)因(yin)特(te)網(wang)是(shi)用(yong)量(liang)子(zi)通(tong)道(dao)來(lai)聯(lian)絡(luo)許(xu)多(duo)量(liang)子(zi)處(chu)理(li)器(qi)，它(ta)可(ke)以(yi)同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)量(liang)子(zi)信(xin)息(xi)的(de)傳(chuan)輸(shu)和(he)處(chu)理(li)。相(xiang)比(bi)於(yu)經(jing)典(dian)因(yin)特(te)網(wang)，量(liang)子(zi)因(yin)特(te)網(wang)具(ju)有(you)安(an)全(quan)保(bao)密(mi)特(te)性(xing)
，可(ke)實(shi)現(xian)多(duo)端(duan)的(de)分(fen)布(bu)計(ji)算(suan)
，有(you)效(xiao)地(di)降(jiang)低(di)通(tong)信(xin)複(fu)雜(za)度(du)等(deng)一(yi)係(xi)列(lie)優(you)點(dian)。

 

而(er)量(liang)子(zi)密(mi)碼(ma)技(ji)術(shu)是(shi)量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)部(bu)分(fen)。量(liang)子(zi)密(mi)碼(ma)技(ji)術(shu)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)密(mi)碼(ma)係(xi)統(tong)不(bu)同(tong)，它(ta)依(yi)賴(lai)於(yu)物(wu)理(li)學(xue)作(zuo)為(wei)安(an)全(quan)模(mo)式(shi)的(de)關(guan)鍵(jian)方(fang)麵(mian)而(er)不(bu)是(shi)數(shu)學(xue)。實(shi)質(zhi)上(shang)，量(liang)子(zi)密(mi)碼(ma)術(shu)是(shi)基(ji)於(yu)單(dan)個(ge)光(guang)子(zi)的(de)應(ying)用(yong)和(he)它(ta)們(men)固(gu)有(you)的(de)量(liang)子(zi)屬(shu)性(xing)開(kai)發(fa)的(de)不(bu)可(ke)破(po)解(jie)的(de)密(mi)碼(ma)係(xi)統(tong)
，因(yin)為(wei)在(zai)不(bu)幹(gan)擾(rao)係(xi)統(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)無(wu)法(fa)測(ce)定(ding)該(gai)係(xi)統(tong)的(de)量(liang)子(zi)狀(zhuang)態(tai)。同(tong)時(shi)量(liang)子(zi)加(jia)密(mi)術(shu)在(zai)公(gong)共(gong)的(de)鍵(jian)值(zhi)密(mi)碼(ma)術(shu)中(zhong)又(you)是(shi)連(lian)接(jie)鍵(jian)值(zhi)交(jiao)換(huan)的(de)一(yi)種(zhong)相(xiang)對(dui)較(jiao)容(rong)易(yi)方(fang)便(bian)的(de)方(fang)式(shi)。

 

量子通信涉及的領域主要有：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。

 

 

最早想到將量子物理用於密碼術的是美國科學家威斯納。他於1970年提出
，可利用單量子態製造不可偽造的“電子鈔票”。但這個設想的實現需要長時間保存單量子態
，不太現實，並沒有被人們接受，但他的研究成果開創了量子密碼的先河。

 

美國的科學家貝內特和加拿大的科學家布萊薩德於1984年第一次提出利用量子比特作為信息載體，通信雙方先產生並安全分配量子密鑰，然後用分配好的密鑰，以"一次一密"方式實現安全通信。這就是著名的BB84協議。

 

1991年

，英國牛津大學的Ekert提出了一種新的量子密鑰分發方案。這種方案是通過量子的糾纏態實現的。其安全性由貝爾不等式來判斷。

 

1992年貝內特對他提出BB-84方案進行了修改，提出了隻用兩個非正交態來實現但是效率減半的方案一B92協議，不可克隆定理為B92協議的安全性提供了保證。

 

1993年英國國防研究部在光纖中用相位編碼的方法實現了 BB84-QKD方案，光纖傳輸長度達到了 10公裏。等到1995年，在光纖中的傳輸距離巳經達到了30公裏。

 

1993年


，美國科學家貝內特等6位科學家
，提出了一種用純量子的方法將一個粒子的量子態轉移的另一個粒子上的辦法，即量子的隱形傳態)技術。這種方法可以克服了量子信道對量子態的影響，保障了量子信息的安全性。

 

奧地利的安東，澤林格小組
，於1997年，在實驗室第一次以實驗的形式實現了量子態隱形傳輸技術。等到2004年，該小組已經把量子隱形傳態的距離提高到了 600米。

 

2002年

，德國和英國研究機構成功利用激光在相距23. 4km的兩座山峰之間傳輸光子密鑰，證實了通過近地衛星傳送量子密鑰的可能性。

 

2004年，美國BNN公司在馬薩諸塞州劍橋城建立了世界首個量子密碼通信網絡並投人運行。

 

2004年(nian)，中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)大(da)學(xue)的(de)潘(pan)建(jian)偉(wei)小(xiao)組(zu)在(zai)國(guo)際(ji)上(shang)率(lv)先(xian)實(shi)現(xian)了(le)五(wu)粒(li)子(zi)糾(jiu)纏(chan)態(tai)的(de)製(zhi)備(bei)，並(bing)利(li)用(yong)五(wu)光(guang)子(zi)糾(jiu)纏(chan)源(yuan)成(cheng)功(gong)地(di)完(wan)成(cheng)了(le)的(de)量(liang)子(zi)態(tai)隱(yin)形(xing)傳(chuan)輸(shu)，首(shou)次(ci)實(shi)現(xian)了(le)實(shi)時(shi)語(yu)音(yin)量(liang)子(zi)保(bao)密(mi)通(tong)信(xin)。使(shi)得(de)在(zai)城(cheng)市(shi)範(fan)圍(wei)的(de)建(jian)立(li)量(liang)子(zi)安(an)全(quan)通(tong)信(xin)網(wang)絡(luo)的(de)設(she)想(xiang)成(cheng)為(wei)現(xian)實(shi)。同(tong)年(nian)
，郭(guo)光(guang)燦(can)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)成(cheng)功(gong)實(shi)現(xian)125km光纖點對點的量子密鑰分配。

 

2007年，潘建偉小組在世界上首次實現了超過100千米的光纖量子通信實驗。

 

2008年，歐盟組建的7節點保密通信演示驗證網絡試運行成功。

 

2009年nian，潘pan建jian偉wei小xiao組zu實shi現xian基ji於yu光guang開kai關guan的de主zhu動dong式shi線xian路lu切qie換huan技ji術shu

，在zai合he肥fei建jian成cheng世shi界jie首shou個ge可ke自zi由you擴kuo充chong的de全quan同tong型xing量liang子zi通tong信xin網wang絡luo，並bing利li用yong超chao導dao單dan光guang子zi探tan策ce器qi將jiang安an全quan通tong信xin距ju離li提ti高gao到dao200千米。

 

2011年在我國舉辦的"十一五"重大科技成果展上，有兩項重要研究成果激起了人們對量子通信技術的興趣與關注。它們分別是"實驗實現16公裏自由空間量子隱形傳態"和"光量子信息網"。

 

2012年8月9日的Nature上刊登了中國科學技術大學潘建偉、彭承誌等人對量子態隱形傳輸的最新研究成果，他們在青海湖首次成功實現了百公裏級的自由空間量子態隱形傳輸和雙向糾纏分發。

 

 

量子信息中引入了“量子比特”degainian，zailiangzixinxililunzhong
，liangzixinxidejibendanweishiliangzibite，。congwulixueshangshuo
，liangzibitejiushiliangzitai，juyouliangzitaideshuxing
，yinciyouhenduobutongyujingdianbitedetezheng。liangzibitemuqianhaimeiyouyigemingquededingyi

，qimiaoshushiyaogenjujutidewulitexinglaimiaoshude。

 

 

現有的經典信息以比特作為信息單元，從物理角度講，比特是一個兩態係統,它可以製備為兩個可識別狀態中的一個，如是或非
，真或假，0 或1。電容器平板之間的電壓可表示信息比特
，,有電荷代表1，無電荷代表0。

 

量子比特
，是兩個邏輯態的疊加。經典比特可以看成量子比特的特例(c0 = 0或c1 =0)。

 

量(liang)子(zi)態(tai)來(lai)表(biao)示(shi)信(xin)息(xi)是(shi)量(liang)子(zi)信(xin)息(xi)的(de)出(chu)發(fa)點(dian)
，有(you)關(guan)信(xin)息(xi)的(de)所(suo)有(you)問(wen)題(ti)都(dou)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)量(liang)子(zi)力(li)學(xue)理(li)論(lun)來(lai)處(chu)理(li)，信(xin)息(xi)的(de)演(yan)變(bian)遵(zun)從(cong)薛(xue)定(ding)諤(e)方(fang)程(cheng)
，信(xin)息(xi)傳(chuan)輸(shu)就(jiu)是(shi)量(liang)子(zi)態(tai)在(zai)量(liang)子(zi)通(tong)道(dao)中(zhong)的(de)傳(chuan)送(song)，信(xin)息(xi)處(chu)理(li)(計算) 是量子態的幺正變換，信息提取便是對量子係統實行量子測量。

 

 

一個量子比特是一個雙態量子係統，即兩個線性獨立的態
，常記為：|0>和 |1>。以這兩個獨立態為基矢，張成一個二維複矢量空間，即二維Hilbert空間。其任意態矢Iψ>為一個二進製基本量子比特

，以|0>和|1>為二維Hilbert空間的基矢。

 

在實驗中，任何兩態的量子係統都可以用來製備量子比特，作為量子態的載體
，常見的有：光子的正交偏振態、電子或原子核的自旋
、原子或量子點的能級
、任何量子係統的空間模式等。

 

信息一旦量子化，量子力學的特性便成為量子信息的物理基礎，其主要的有：

 

1、量子糾纏：N (大於1) 個量子比特可以處於量子糾纏態
，子係統的局域狀態不是相互獨立的，對於一個子係統的測量會獲取另外子係統的狀態。

 

2、量子不可克隆：量子力學的線性特性禁止對任意量子態實行精確的複製，量子不可克隆定理和不確定性原理構成量子密碼術的物理基礎。

 

3、量子疊加性和相幹性：量子比特可以處在兩個本征態的疊加態上，在對量子比特的操作過程中

，兩態的疊加振幅可以互相幹涉，這就是所謂的量子相幹性。

 

 

將信息的所有問題都用量子力學的理論來處理：信息傳輸就是量子態在量子通道中的傳送，信息處理是量子態的幺正變換
，信息提取便是對量子係統實行量子測量。

 

量子隱形傳態即用量子態作為信息載體，通過量子態傳送完成大容量信息的傳輸
，是一種脫離實物的 “完全”的信息傳送
，能夠實現原則上的完全保密。量子隱形傳態和密集編碼是量子通信中比較典型的兩種方式
，,前者利用經典輔助的方法傳送未知的量子態
，而後者則是利用量子信道傳送用經典比特表示的信息。

 

 

在科幻電影中，常常出現這樣的場景：一個神秘的人物在某處突然消失,而後卻在異地莫名其妙地顯現出來。隱形傳送(teleportation)一詞即來源於此。遺憾的是
，在經典通信中，,這種實現隱形傳送的方法違背了量子力學的基本原理之一——不確定關係。因此長期以來
，這隻不過是一種科學幻想而已。

 

然而量子通信除了推廣經典信息中的信源與信道等概念外,還引入了其特有的量子糾纏(quantum entanglement)
，創造了量子隱形傳態這樣一個經典通信中不可思議的奇跡。

 

1993年Bennett等deng六liu位wei科ke學xue家jia提ti出chu將jiang未wei知zhi量liang子zi態tai的de信xin息xi分fen為wei經jing典dian信xin息xi和he量liang子zi信xin息xi兩liang部bu分fen，分fen別bie由you經jing典dian信xin道dao和he量liang子zi信xin道dao傳chuan送song給gei接jie受shou者zhe。經jing典dian信xin息xi是shi發fa送song者zhe對dui原yuan物wu進jin行xing某mou種zhong測ce量liang所suo獲huo得de，量liang子zi信xin息xi是shi發fa送song者zhe在zai測ce量liang中zhong未wei提ti取qu的de其qi餘yu信xin息xi。

 

 

如圖所示,假設發送者Alice欲將粒子1所處的未知量子態傳送給接收者Bob
，在此之前
，兩者之間共享由 Einstein 
，Podolsky
，Rosen提出的處於最大糾纏態的兩個粒子組成的對。

 

Alice對粒子1和她擁有的EPR粒子2實施Bell基聯合測量(BS)
，測量的結果將出現在四種可能的量子態當中的任意一個
，其幾率為1/4
，對應於Alice不同的測量結果，Bob的粒子3坍縮到相應的量子態上。因此,當Alice經由經典通道將她的探測結果告Bob之後
，他就可以選擇適當的幺正變換U粒子3製備到精確複製態上。

 

 

量子隱形傳態的特點是僅僅是量子態被傳送，但粒子3本身不被傳送。而在Alice測量之後，初態已被破壞，因此這個過程不是量子克隆。

 

近年來人們又將注意力轉向傳送一個未知的糾纏態
，就此提出了一些理論方案。

 

在量子隱形傳態中,實現了經典信息對量子信息的傳輸。那麼
，我們是否可以利用量子信道來傳送經典信息呢?

 

假設Alice和Bob共享處於糾纏態的一對粒子，從而建立量子通道。Alice 在四種可能的幺正變換中任選一種對其糾纏粒子A進行操作,這種作用實際上是將兩個比特的經典信息進行編碼。其後，Alice將粒子A發送給Bob,Bob通過對兩個粒子進行Bell基聯合測量
，即可確認Alice所做的變換
，從而獲得2個比特的信息，,也就是說
，僅僅通過傳送一個粒子便能成功地傳送2個比特的經典信息。這就是所謂的“密集編碼”。

 

 

量子通信係統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。

 

該模型包括量子信源、編碼器(量子態發生器)、信道(量子通道)、解碼器(量子測量裝置)和量子信宿幾個主要部分。

 

當中：量子信源是消息產生器；量子信宿是消息的接受者；量子編碼器用於把消息變換成量子比特，用量子態作為消息的載體以傳輸量子信息；量子譯碼器用於把量子信息比特轉換成消息；

 

信道包括量子傳輸信道和輔助信道兩個部分：liangzichuanshuxindaojiushichuanshuliangzixinhaodetongdao，fuzhuxindaoshizhichulechuanshuxindaoheceliangxindaowaideqitafujiaxindao，rujingdianxindao，tuzhongxuxianbiaoshi。zailiangzixindaokeyidandushiyong，yekeyiyujingdianxindaojieheqilaichuanshuliangzixinxihejingdianxinxi
；量子噪聲是環境對量子信號影響的等效描述。

 

 

在zai量liang子zi通tong信xin中zhong
，運yun算suan對dui象xiang是shi量liang子zi比bi特te序xu列lie，它ta們men不bu但dan可ke以yi處chu於yu各ge種zhong正zheng交jiao態tai的de疊die加jia態tai上shang，而er且qie還hai可ke以yi處chu於yu糾jiu纏chan態tai上shang，在zai基ji於yu糾jiu纏chan光guang源yuan的de量liang子zi通tong信xin技ji術shu中zhong，信xin息xi的de載zai體ti是shi糾jiu纏chan光guang子zi對dui，利li用yong糾jiu纏chan光guang子zi對dui的de光guang子zi狀zhuang態tai相xiang互hu關guan聯lian來lai實shi現xian量liang子zi通tong信xin。

 

 

 

廣泛用於網絡金融行業的保密通信係統是一種所謂的RSA公鑰體係，它的安全性基於大數因式分解這樣一類不易計算的單向函數，其原理如圖4-1所示。數學上雖然沒有嚴格證明這種密鑰不可破譯，但現有的經典計算機幾乎無法完成這種運算。

 

Short算suan法fa證zheng明ming
，采cai用yong量liang子zi計ji算suan機ji可ke以yi輕qing而er易yi舉ju地di破po譯yi這zhe種zhong公gong鑰yao體ti係xi。也ye就jiu是shi說shuo
，一yi旦dan量liang子zi計ji算suan領ling域yu獲huo得de重zhong大da突tu破po，它ta所suo具ju有you的de特te殊shu性xing能neng
，將jiang使shi現xian在zai的de公gong鑰yao體ti係xi徹che底di地di“無密可保”。

 

 

lingyifangmian，liangzitongxinshimuqiankexuejiegongrendeweiyinengshixianjueduianquandetongxinfangshi，taliyongliangzilixuedecebuzhunyuanliheliangzibukekelongdingli
，tongguogongkaixindaojianlimiyao
，dangshirenzhiwaidedisanfanggenbenbukenengpojieqimima。qizuizhongmubiaoshijiejuetongxindejueduianquandengjingdiantongxinsuocunzaideyixiliegenbenxingwenti。

 

目前,量子密碼術的研究引起了人們的廣泛興趣，在理論和實驗方麵均取得了重要進展。

 

目前

，量子密碼的方案主要有以下幾種：

 

1、基於兩種共軛基的四態方案,其代表為BB84協議[7]。

 

2
、基於兩個非正交的兩態方案,如BB92協議。

 

3、基於量子糾纏的EPR粒子對方案，稱為E91協議。

 

3
、基於正交態的密鑰分配方案,其基礎為正交態的不可克隆定理。

 

近年來
，人們開始尋求一種嚴格證明量子密鑰分配(QKD)的安全性的方法，起初的幾種證明方法都不盡如人意,甚至需要用到量子計算機。2000年
， Preskill提出了一種簡單的方案
，巧妙地將糾纏純化方案和量子糾錯碼(CSS碼)結合起來
，嚴格地證明了BB84方案的安全性。

 

量子密鑰分配的第一個演示性實驗由Bennett等人完成。隨後
，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室
，,創造了目前光纖中量子密碼通信距離的新紀錄。他們通過先進的電子手段，以B92方案成功地在長達48km的地下光纜中傳送量子密鑰 。自由空間中的QKD也不斷地取得突破，現在達到的傳輸距離為115km。

 

在上述方案中，量子密鑰是在兩點之間傳輸、建(jian)立(li)的(de)，因(yin)而(er)都(dou)是(shi)點(dian)對(dui)點(dian)的(de)傳(chuan)輸(shu)係(xi)統(tong)。密(mi)鑰(yao)分(fen)配(pei)想(xiang)要(yao)實(shi)用(yong)化(hua)，就(jiu)必(bi)須(xu)在(zai)網(wang)絡(luo)中(zhong)得(de)以(yi)實(shi)現(xian)，能(neng)夠(gou)進(jin)行(xing)一(yi)點(dian)對(dui)多(duo)點(dian)或(huo)者(zhe)任(ren)意(yi)兩(liang)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)密(mi)鑰(yao)傳(chuan)遞(di)。

 

網絡密鑰傳輸有樹狀

、環狀、鏈式等多種結構，這裏就其中樹狀結構網絡做簡要介紹。

 

樹狀結構網絡可以用下麵的示意圖(圖4-2)簡單表示
，其中S是發送端，而R1 是其中的一個接收端，O代表光纖分束器。盡管樹狀網中有很多接收端，但是由於量子密鑰中的載體一般情況下都是單粒子態，,因而他們既不能被分流也不能被克隆。

 

從發送端S發送的一個單粒子隻能被其中的一個接收端接收
，,這相當於發送者S與這個接收端之間經曆了一個點對點的密鑰分配係統。因此,在一係列的數據傳輸完成之後，各個單粒子態分別隨機地被某個接受端接收，最終的效果相當於發送者S與n個接收者之間分別建立一套點對點的密鑰傳輸係統,分別建立和分配了一組密鑰序列。建立的方式可以是現存方法中的任何一種。

 

 

關於量子保密通信，依然存在很多問題需要解決
，其中包括量子秘密共享、網絡量子密碼、身份認證
、數字簽名
，以及最近提出的量子指紋等。這些方案的優越性在理論上已經得到證實。

 

 

量子密鑰通信係統包括量子信源、信道和量子信宿三個主要部分
，其中信道包括量子傳輸信道、量(liang)子(zi)測(ce)量(liang)信(xin)道(dao)和(he)輔(fu)助(zhu)信(xin)道(dao)三(san)個(ge)部(bu)分(fen)。圖(tu)中(zhong)的(de)密(mi)鑰(yao)信(xin)道(dao)是(shi)通(tong)信(xin)者(zhe)之(zhi)間(jian)最(zui)終(zhong)將(jiang)獲(huo)得(de)的(de)密(mi)鑰(yao)對(dui)應(ying)的(de)信(xin)道(dao)，是(shi)量(liang)子(zi)密(mi)鑰(yao)分(fen)配(pei)協(xie)議(yi)的(de)最(zui)終(zhong)目(mu)標(biao)，該(gai)信(xin)道(dao)不(bu)是(shi)量(liang)子(zi)密(mi)鑰(yao)分(fen)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)
，圖(tu)中(zhong)用(yong)虛(xu)線(xian)表(biao)示(shi)。輔(fu)助(zhu)信(xin)道(dao)是(shi)指(zhi)除(chu)了(le)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)和(he)測(ce)量(liang)信(xin)道(dao)外(wai)的(de)其(qi)它(ta)附(fu)加(jia)信(xin)道(dao)
，如(ru)經(jing)典(dian)信(xin)道(dao)
，圖(tu)中(zhong)用(yong)虛(xu)線(xian)表(biao)示(shi)。

 

 

通(tong)信(xin)中(zhong)信(xin)宿(xiu)收(shou)到(dao)的(de)首(shou)先(xian)是(shi)消(xiao)息(xi)
，信(xin)息(xi)不(bu)等(deng)於(yu)消(xiao)息(xi)，但(dan)包(bao)含(han)在(zai)消(xiao)息(xi)之(zhi)中(zhong)

，因(yin)此(ci)
，信(xin)息(xi)的(de)特(te)性(xing)常(chang)常(chang)通(tong)過(guo)消(xiao)息(xi)來(lai)研(yan)究(jiu)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，信(xin)源(yuan)就(jiu)是(shi)信(xin)息(xi)的(de)來(lai)源(yuan)
，不(bu)同(tong)的(de)信(xin)源(yuan)發(fa)出(chu)的(de)消(xiao)息(xi)不(bu)同(tong)。

 

若信源輸出的是量子信號
，這種信源稱為量子信源。對一個信源的認識通常需要對該信源的數學描述
、信源的結構與性質以及信源編碼等幾個方麵有清晰的了解。

 

在zai量liang子zi信xin源yuan方fang麵mian對dui這zhe些xie問wen題ti的de理li解jie和he研yan究jiu還hai不bu深shen入ru
，很hen多duo問wen題ti有you待dai進jin一yi步bu研yan究jiu。參can照zhao經jing典dian信xin息xi理li論lun，量liang子zi信xin源yuan可ke定ding義yi為wei輸shu出chu特te定ding量liang子zi符fu號hao（消息）集的量子係綜。

 

顯(xian)然(ran)
，一(yi)旦(dan)指(zhi)定(ding)量(liang)子(zi)符(fu)號(hao)集(ji)，量(liang)子(zi)信(xin)源(yuan)具(ju)有(you)確(que)定(ding)的(de)數(shu)學(xue)結(jie)構(gou)，因(yin)而(er)可(ke)以(yi)用(yong)一(yi)個(ge)確(que)定(ding)的(de)數(shu)學(xue)方(fang)式(shi)描(miao)述(shu)量(liang)子(zi)信(xin)源(yuan)。需(xu)要(yao)指(zhi)出(chu)的(de)是(shi)，量(liang)子(zi)信(xin)源(yuan)不(bu)等(deng)於(yu)量(liang)子(zi)係(xi)綜(zong)

，因(yin)為(wei)量(liang)子(zi)係(xi)綜(zong)包(bao)含(han)了(le)更(geng)多(duo)的(de)物(wu)理(li)屬(shu)性(xing)
，而(er)量(liang)子(zi)信(xin)源(yuan)隻(zhi)是(shi)量(liang)子(zi)係(xi)綜(zong)物(wu)理(li)屬(shu)性(xing)的(de)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)。

 

信道是量子密鑰分配協議的重要部分。信道部分包括量子傳輸信道、測量信道和輔助信道三個部分。

 

所(suo)謂(wei)量(liang)子(zi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)就(jiu)是(shi)量(liang)子(zi)信(xin)號(hao)的(de)實(shi)際(ji)傳(chuan)輸(shu)路(lu)線(xian)。量(liang)子(zi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)與(yu)經(jing)典(dian)信(xin)道(dao)類(lei)似(si)，信(xin)道(dao)屬(shu)性(xing)依(yi)賴(lai)於(yu)信(xin)道(dao)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)以(yi)及(ji)描(miao)述(shu)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)之(zhi)間(jian)關(guan)係(xi)的(de)條(tiao)件(jian)概(gai)率(lv)，因(yin)此(ci)，量(liang)子(zi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)的(de)數(shu)學(xue)描(miao)述(shu)形(xing)式(shi)與(yu)經(jing)典(dian)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)的(de)數(shu)學(xue)描(miao)述(shu)一(yi)樣(yang)。

 

但(dan)是(shi)，量(liang)子(zi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)不(bu)同(tong)於(yu)經(jing)典(dian)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)，因(yin)為(wei)量(liang)子(zi)傳(chuan)輸(shu)信(xin)道(dao)的(de)特(te)性(xing)受(shou)到(dao)量(liang)子(zi)物(wu)理(li)學(xue)的(de)約(yue)束(shu)，即(ji)信(xin)道(dao)受(shou)發(fa)射(she)信(xin)號(hao)的(de)量(liang)子(zi)物(wu)理(li)特(te)性(xing)的(de)強(qiang)烈(lie)約(yue)束(shu)，這(zhe)是(shi)由(you)量(liang)子(zi)物(wu)理(li)中(zhong)不(bu)同(tong)於(yu)經(jing)典(dian)物(wu)理(li)的(de)特(te)性(xing)所(suo)導(dao)致(zhi)的(de)。

 

 

量子通信與傳統通信技術相比，具有如下主要特點和優勢：

 

1、juyoujigaodeanquanxinghebaomixing，genjuliangzibukekelongdingli
，liangzixinxiyijingjiancejiuhuichanshengbukehaiyuandegaibian
，ruguoliangzixinxizaichuanshuzhongtubeiqiequ，jieshouzhebidingnengfaxian

，liangzitongxinmeiyoudiancifushe

，disanfangwufajinxingwuxianjiantinghuotance；

 

 

2
、時shi效xiao性xing高gao傳chuan輸shu速su度du快kuai，量liang子zi通tong信xin的de線xian路lu時shi延yan近jin乎hu為wei零ling，量liang子zi信xin道dao的de信xin息xi效xiao率lv相xiang對dui於yu經jing典dian信xin道dao量liang子zi的de信xin息xi效xiao率lv高gao幾ji十shi倍bei
，並bing且qie量liang子zi信xin息xi傳chuan遞di的de過guo程cheng沒mei有you障zhang礙ai，傳chuan輸shu速su度du快kuai；

 

3、抗kang幹gan擾rao性xing能neng強qiang，量liang子zi通tong信xin中zhong的de信xin息xi傳chuan輸shu不bu通tong過guo傳chuan統tong信xin道dao，與yu通tong信xin雙shuang方fang之zhi間jian的de傳chuan播bo媒mei介jie無wu關guan，不bu受shou空kong間jian環huan境jing的de影ying響xiang，具ju有you完wan好hao的de抗kang幹gan擾rao性xing能neng
，同tong等deng條tiao件jian下xia，獲huo得de可ke靠kao通tong信xin所suo需xu的de信xin噪zao比bi比bi傳chuan統tong通tong信xin手shou段duan低di30～40dB
；

 

4、傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li)強(qiang)

，量(liang)子(zi)通(tong)信(xin)與(yu)傳(chuan)播(bo)媒(mei)介(jie)無(wu)關(guan)
，傳(chuan)輸(shu)不(bu)會(hui)被(bei)任(ren)何(he)障(zhang)礙(ai)阻(zu)隔(ge)，量(liang)子(zi)隱(yin)形(xing)傳(chuan)態(tai)通(tong)信(xin)還(hai)能(neng)穿(chuan)越(yue)大(da)氣(qi)層(ceng)，既(ji)可(ke)在(zai)太(tai)空(kong)中(zhong)通(tong)信(xin)
，又(you)可(ke)在(zai)海(hai)底(di)通(tong)信(xin)
，還(hai)可(ke)在(zai)光(guang)纖(xian)等(deng)介(jie)質(zhi)中(zhong)通(tong)信(xin)。

 

 

zuoweixinxichuanshuanquandejiejuefangan
，liangzitongxinchengweigeguozhongdiangongguandefangxiang，erwoguozaizheyilingyuyechuyushijielingxiandiwei。guoxinzhengquanyanjiubaogaocheng，guoneiyizhunbeijiangliangzitongxinjinxingshangyong。liangzitongxinkenengchengweijigaotie、核電外又一張國家“名片”。

 

目前
，量子通信的基本理論和和框架已經形成，在單光子、量子探測、量子存儲等量子通信關鍵技術獲得發展和突破條件下
，各種理論體係正日趨完善，量子通信技術已經從科研階段逐步進入試點應用階段

；量子通信的絕對保密性也決定了其在軍事、國防、金融等領域有著廣闊的應用前景，隨著技術日趨完善和成熟，在未來的大眾商業市場中
，量子通信將具有極大的應用潛力。

 

本文轉載自傳感器技術。