什么是量子通信?
量子技术 发布时间:2025-01-16

什么是量子通信?

     我国量子通信技术目前已处在的水平上,随着我国“墨子号”的升空,我国向世界宣布了我大中国在量子通信技术领域所取的辉煌成就。


    当然目前所发明的量子通信技术也只是量子通信技术的初级版“量子加密”通信技术!我国发明的这种“量子加密”通信技术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。这并不是真正意义上的量子通信技术,但是也是属于量子通信中的一种。那么什么是真正意义上的量子通信呢?


      早发现量子通信是:法国物理学家艾伦·爱斯派克特。而所谓的量子通信原始的定义是:量子通信是指利用量子纠缠效应通过“量子通道”来进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通信是一种高效率和绝对安全的通讯方式。










量子通信的原理


     目前人类所研究的量子通信主要是光量子通信,而光量子通信主要基于量子纠缠态的理论,使用量子隐形传态(量子通道传输)的方式实现信息传递。


     熟悉量子纠缠的朋友和研究量子力学的科学家们都知道,两个相互关联后具有纠缠态的两个粒子无论相距多远,只要一个发生变化,那么另外一个也会在瞬间发生变化,而这种超距瞬时无视空间距离的反应速度和效率正是我们人类未来所需要的一种高效率的通信手段。


     当然我们不仅需要高效更需要通信安全,而量子通信技术却完美的解决了这个问题,那么量子通信的安全是如何实现的呢?接下来本文就来讲讲量子通信技术的安全。

 









量子通信的安全


     量子通信的安全是利用量子纠缠时,如果一个纠缠状态中的粒子被观测那么一定会导致这种纠缠态的坍塌,而量子通信的安全就是使用了量子纠缠的这个特性实现的。


    如果我们使用光量子通信,其过程如下:事先构建一对具有纠缠态的光子,将两个光子分别放在通信双方,将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量(一种操作),则接收方的粒子瞬间发生坍塌(变化),坍塌(变化)为某种状态,这个状态与发送方的粒子坍塌(变化)后的状态是对称的,然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方,接收方根据接收到的信息对坍塌的粒子进行幺正变换(相当于逆转变换),即可得到与发送方完全相同的未知量子态。


     当然量子纠缠通信在传输通道上也是绝对的安全,因为量子通信使用的是“量子通道”来进行信息传递的,每一对纠缠状态的粒子的“量子通道”是不一样的,所以根本不存在半道上信息被拦截或者被泄露的这样的风险。这就是量子通信的安全原理。


     当然还有一种量子通信的方式,这种就是量子加密通信技术。

 



量子加密通信技术原理



      量子通信加密技术是一种利用利用量子相干叠加原理所产生的量子保密通信的一种通信加密手段。


      我国潘建伟教授所带领的团队所研究的就是量子加密通信技术,当然这种技术只是使用了量子纠缠的一些原理,但不是量子通信的真正意义上的量子通信,但是这种技术也是属于量子通信技术范围内的一种技术,这种技术是一种;利用量子的不可克隆性质生成量子密码,他是二进制形式的,可以给经典的二进制信息加密,这种通信方式称为“量子密钥分发”。


     利用“量子不可克隆定理,量子不可分割”特性,在遥远两地的用户,可共享无条件安全的密钥,利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密,保证通信安全。这也是目前已知唯一的不可窃听、不可破译的分发方式。


     我国潘建伟教授所带领的团队研究和发明的全球首颗量子通信实验卫星“墨子号”在国际上率先实现了千公里级星地双向量子纠缠分发,率先实现了千公里级星地高速量子密钥分发,并通过卫星中转实现广域量子保密通信。当然我国下一步肯定会突破量子通信所有的技术达到真正意义上量子通信的。



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