量子通信包括什麼技術

Ⅰ 什麼是量子通訊技術

所謂量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等，近來這門學科已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關注。基於量子力學的基本原理，並因此成為國際上量子物理和信息科學的研究熱點。

量子通信是什麼意思？
量子糾纏是兩個量子形成的疊加態。一對具有量子糾纏態的粒子，即使相隔極遠，當其中一個狀態改變時，另一個狀態也會即刻發生相應改變。

量子糾纏被愛因斯坦稱為「鬼魅般的超距相互作用」。量子糾纏會違反著名的「貝爾不等式」，因此檢驗貝爾不等式成為驗證量子力學是否正確的主要標志之一。
量子通信主要有兩種方式，一種是利用量子的不可克隆性質生成量子密碼，他是二進制形式的，可以給經典的二進制信息加密，這種通信方式稱為「量子密鑰分發」。

第二種是利用量子糾纏用來傳輸量子信息的最基本單位——量子比特。兩個處於糾纏態的粒子A和B，不論它們分開多遠，我們把其中一個粒子（A）和攜帶想要傳輸的量子比特的粒子（C）一起測量一下，C的量子比特馬上消失，但是B就馬上攜帶上了C之前攜帶的量子比特，我們把這個過程叫做「量子隱形傳態」。

根據量子力學「不確定性原理」，處於糾纏態的兩個粒子，在被觀測前，其狀態是不確定的，如果對其中一粒子進行觀測，在確定其狀態的同時（比如為上旋），另一粒子的狀態瞬間也會被確定（下旋）。

Ⅱ 量子通信是什麼樣的技術具體實體都有什麼

量子通訊(Quantum
Teleportation)是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。
量子通訊是近二十年發展起來的新型交叉學科,是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。目前量子通信主要涉及:量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等,近來這門學科已逐步從理論走向實驗,並向實用化發展。
量子通信系統
量子通信系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。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用於量子密鑰的傳輸,後者則可用於量子隱形傳送和量子糾纏的分發。所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種「完全」的信息傳送。

Ⅲ 量子信息技術的應用分類主要包括

量子信息技術的應用分類主要包括：通信、計算、模擬、感測與測量。
量子信息是量子物理與信息技術相結合發展起來的新學科，主要包括量子通信和量子計算2個領域；量子通信主要研究量子密碼、量子隱形傳態、遠距離量子通信的技術等。
量子是現代物理學中的重要概念。最早是由馬克斯·普朗克在1900年提出的。他首次提出能量只能取基本單位的整數倍，即量子化的概念。這與以牛頓力學為代表的經典物理有根本區別。量子化現象主要表現在微觀世界。這種描述微觀世界的物理理論被稱作量子力學。

Ⅳ 「量子通信」的原理及其意義是

量子通信（Quantum
Teleportation）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。
量子通信是經典資訊理論和量子力學相結合的一門新興交叉學科，與成熟的通信技術相比，量子通信具有巨大的優越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點，是21世紀國際量子物理和信息科學的研究熱點。
量子通信是20世紀80年代開始發展起來的新型交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等，21世紀初，這門學科已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展。
量子通信又稱量子隱形傳送（QuantumTeleportation），「teleportation」一詞是指一種無影無蹤的傳送過程。量子通信是由量子態攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通信過程。量子通信是一種全新通信方式，它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息，是未來量子通信網路的核心要素。
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，可以這樣來想像隱形傳送的過程：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），製造出原物完美的復製品。量子隱形傳送所傳輸的是量子信息，它是量子通信最基本的過程。人們基於這個過程提出了實現量子網際網路的構想。量子網際網路是用量子通道來聯絡許多量子處理器，它可以同時實現量子信息的傳輸和處理。相比於經典網際網路，量子網際網路具有安全保密特性，可實現多端的分布計算，有效地降低通信復雜度等一系列優點。

Ⅳ 量子技術是什麼意思

量子信息技術是量子物理與信息技術相結合發展起來的新學科，主要包括量子通信和量子計算2個領域。量子通信主要研究量子密碼、量子隱形傳態、遠距離量子通信的技術等等。量子計算主要研究量子計算機和適合於量子計算機的量子演算法。

量子計算：

具體而言，1965年，英特爾公司的創始人之一戈登·摩爾針對電子計算機技術的發展提出了「每18個月計算能力翻倍」的摩爾定律。然而，由於傳統技術的物理局限性，這一能力或將在未來10～20年之內達到極限。

據保守估計，2018年晶元製造業就將步入16納米的工藝流程，業內專家則認為，16納米製程已經是普通硅晶元的盡頭。事實上，當晶元的製程小於20納米之後，量子效應就將嚴重影響晶元的設計和生產，單純通過減小製程將無法繼續遵循摩爾定律，而突破的希望恰在於量子計算。

Ⅵ 什麼是量子通信 量子通信是什麼意思

1、量子通信是利用量子疊加態和糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式，基於量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算破解的絕對安全性保證，主要分為量子隱形傳態和量子密鑰分發兩種。

2、量子隱形傳態基於量子糾纏對分發與貝爾態聯合測量，實現量子態的信息傳輸，其中量子態信息的測量和確定仍需要現有通信技術的輔助。量子隱形傳態中的糾纏對制備、分發和測量等關鍵技術有待突破，目前處於理論研究和實驗探索階段，距離實用化尚有較大差距。

Ⅶ 什麼是量子通信技術

據報道，量子通信是利用量子力學原理對量子態進行操控的一種通信形式，可以有效解決信息安全問題，近年來，隨著量子的各種奇妙特性被科學家不斷認識，實用的新技術也被逐漸開發出來，量子通信就是其中之一。

雖然在全球量子通信競賽中，中國起步並非最早，但是在科學家們的不懈努力下，目前中國在量子通信領域已經實現了「彎道超車」。

Ⅷ 量子通信主要用於哪些方面

量子通信就是一種新型的通訊方式，這種方式的原理時量子糾纏效應，從而將信息進行傳遞；量子通信可以應用在遠距離傳輸、星地通信以及多地相互通信上。目前，我國的量子通信這項技術的水平是世界領先的，中國在量子通信技術領域做出了許多輝煌的成績。

量子通信中一個非常重要的部分就是量子密碼技術。這項技術和傳統的密碼系統是完全不同的，會更加靈活而且隱形。量子密碼技術擁有不可破解的密碼系統，在不受到干擾的情況下，對於這個系統中的量子狀態是完全沒有辦法獲取到。

Ⅸ 量子通信是什麼

這意味著由我國科學家自主研製的世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」在酒泉衛星發射中心成功發射，除了用這枚衛星進行一些科學實驗外，還將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信。這也將是跨度最大、史上最安全的通信網路。

提到「量子」一詞，大多數人想到的可能是玄之又玄的量子物理，以及愛因斯坦那句著名的「上帝不擲骰子」的斷言。在我們的過往印象中，量子物理經常與「不確定性」、「測不準」等詞彙聯系在一起，然而我們又知道，通信最重要的就是穩定、安全、可靠。那麼，量子與通信，表面上互相矛盾的兩個東西是如何聯繫到一起的呢？要了解這一點，我們還是先從傳統通信為什麼需要「量子」說起吧。

傳統通信的局限性

眾所周知，密碼這東西現在已經充斥了我們的生活。像網購轉賬、登陸微信，甚至在我們看不見的信息傳輸途中，都需要用到密碼，因為它能保證通信和交易的安全。不過，有了加密，就有破解密碼的人，這對死敵的角力始終貫穿在我們整個通信的 歷史 中。尤其在戰爭年代，解密的成功與否甚至足以影響最終的戰局。在二戰期間，美軍正是因為破解了日軍電報的加密方式，從而掌握日軍高層的行蹤，最終成功擊殺了其海軍總司令山本五十六，為太平洋戰爭的獲勝奠定了基礎。除此之外，直接竊聽和截獲信息也是很常見的泄密方式。如電影《竊聽風雲》講述的正是通過竊聽他人通信而發生的一系列故事。

人們一直在想，是否存在一種安全傳輸信息的方法呢？我們可以總結一下，「使通信保密」的思路其實有兩種。一種是物理加密，比如在A和B之間拉一條專線，專線中間布滿崗哨，任何想截獲信息的間諜必須在光纜上做手腳才能竊聽，而這必然會被哨兵拿下。在這種確保安全的信道中，我們甚至無需對信息加密，直接用明文交換信息就可以了。但是，用物理隔離的方法終究不現實，它的效率低，成本高，距離有限，只有少數重要且有條件的崗位才用得起這種方式。

另一種是信息加密，就是把封裝信息加上密碼後通過公共信道傳遞，這相當於把它放在一個帶鎖的小箱子里進行運輸，沿途就算被人截留了也沒關系，因為只有對面拿到鑰匙的人才能打開箱子，從而獲取信息，這種做法就是我們目前常用的傳統加密方式。

只是現有的密碼體系還是通過增加計算復雜性來保證安全。例如應用最廣泛的密碼演算法RSA，用的是兩個非常大的質數的乘積來建立密鑰。眾所周知，對於兩個大質數乘積進行因式分解，除暴力窮舉外並無更好的方式。資料顯示，用現有最快的傳統計算機對一個500位的RSA密鑰進行窮舉破解，耗時將達到百億年——幾乎等於不可破解。

但從理論上講，只要有足夠先進的計算機，任何有限長度的密碼都可以被破譯。隨著計算機技術更新迭代，接下來可能出現更快更強的計算機，比如研發中的量子計算機等。在那時候，如果無法升級出對應的加密方式，那麼原有的密碼將不再安全，金融系統和個人隱私等領域都將徹底陷入混亂。

面對未來可能出現的困境，人們需要找出新的加密手段。此時，量子物理的發展為人們帶來了新的思路。

從量子貨幣到量子保密通信

20世紀初，量子物理學取得了長足發展。在物理學家不斷刷新對量子力學認知的同時，當時的密碼學家忽然意識到一個問題：利用量子不可分割、不可復制的特性，人類是否有可能發展出一種永不陷落的安全體系？

20世紀60年代末，美國哥倫比亞大學的斯蒂芬·威斯納（Stephen Wiesner）提出了在今天看來仍十分超前的量子貨幣概念。量子貨幣的理論基礎是「海森堡不確定性原理」及其推論「不可克隆定理」。用通俗的話解釋，他打算在鈔票上放置「囚禁」光子的裝置，通過檢測光子獨一無二的偏振方向來驗證鈔票真偽。這種做法在理論上確實可以製造出不可偽造的鈔票，然而它的缺點也一目瞭然——驗證真偽所需要付出的代價太高，成本比鈔票本身的面額還大得多。威斯納的想法最終被認定為過於超前，多家學術期刊拒絕了他的論文。

前面說到，量子有兩項特性，一個是不可分割，一個是不可復制。本內特指出，因為光量子具有不可分割性，所以在單光子發射的情況下，竊聽者不可能採用將光子分成兩半，一半用於獲得密鑰，一半傳輸給接收方的方式來避免被發現。與此同時，因為光量子是無法准確被測量的，所以不能被竊聽者復制。換句話說，竊聽者無法通過准確測量光子，克隆出一個一模一樣的量子來獲取信息。也就是說，在量子通信的范疇內，只要竊聽者竊取信息就必定會被發現，這是它相較傳統通信技術的一大改變。

1997年，奧地利科學家安東·蔡林格（Anton Zeilinger）在室內首次完成了量子隱形傳態的原理性實驗驗證，成為量子信息實驗領域的經典之作。當時，中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉正在奧地利留學，跟隨導師蔡林格參與了整個實驗。回國後，潘建偉在中國科學技術大學組建了量子信息實驗室，經十餘年耕耘，目前，潘建偉團隊已成為世界范圍內量子信息實驗領域的領頭羊。這次上天的「墨子號」衛星正是這個團隊的最新傑作。

量子通信是如何實現的？

說了這么多，那麼量子通信到底是如何實現的呢？在解釋前，我們首先要清楚兩個概念。

第一個概念是光的偏振。我們知道光具有波動性，也就是光在傳播過程中，是一邊振動，一邊往前走，振動可以是空間內垂直於傳播方向的任意方向。但是我們可以在中途加一個偏光器，讓振動方向垂直偏光器的光才能通過。這樣一來，通過的光亮度會大大減弱，從而減少眼睛的負擔，這個技術在太陽眼鏡、電腦顯示器和照相機中都有應用。

第二個概念是基底，就是空間維度的軸。在二維空間上，它是X和Y，在三維空間則是X、Y、Z這三軸。讓我們試著在腦內構建兩個不同的基底，一個是水平X軸、垂直Y軸的水平垂直基底，另一個是傾斜45°，呈X形狀的斜45°基底。我們把這兩組基底想像成偏振器，那麼當一束光通過某個基底後，只有這個方向偏振的光子被保留下來，也就是說這個光子的偏振狀態是唯一的。好比一根繩子穿過籬笆，抓住一頭上下甩動，籬笆對於繩子就像「透明」的，不會干擾繩子擺動，但如果你左右擺動，繩子的波就被籬笆阻擋了。

明確了這兩個概念後，我們來看如何實現從A到B的密鑰傳輸。

首先，發信人A用水平垂直基底和斜45°基底對光子進行制備，並對制備後的偏振狀態進行賦值。比如分別把他們在X軸偏振的光子記為1，Y軸偏振的記為0。也就是說，從水平垂直基底上篩出的光子，如果偏振狀態表現出是0°，則代表二進制數1；如果是90°，則代表二進制數0。另一種基底也是同樣道理。

之後，A隨機選擇一批具有一定偏振狀態的光子，通過正常的信道逐個發送給收信人B。此時，光子的賦值可以記作一個長度為N的二進制串。B在接收到A的光子後，隨機選擇一種基底進行測量。如果B和A選擇的是一樣的基底，那麼測出來的結果就會跟A的賦值一樣。如果選錯了基底，光子就會無法通過，從而呈現出完全隨機的表現。因為只有0和1這兩種賦值，所以在這種情況下，錯誤率是50%。

隨機脈沖序列密匙

在這之後，B把測量結果通過其他信道，比如公開打電話之類的，跟A進行核對。他不需要告訴A具體收到什麼結果，只要告訴A他選取了什麼基底就足夠了。這樣就能剔除錯誤結果，保留正確的結果，從而形成長度為M（M<n）的二進制串，成為原始密鑰。< span="" style="box-sizing: border-box;"></n）的二進制串，成為原始密鑰。<>

這時，A已經知道B測量光子用的基底序列，那麼他再次發送隨機脈沖序列時立刻就知道B的哪些是對的，哪些是錯的。於是每次A給B發隨機脈沖時，同時附上一份對錯序列表。B收到脈沖以後，用對錯表跟自己的測量結果進行比對。這樣一來，他就知道哪幾位上的數字是對的，從而獲得正確的密鑰。

那麼，問題來了，為什麼對於這樣的通信，旁人無法竊聽？我們可以試著羅列出不同的可能性。

首先，如果選擇在A傳送光子時進行竊聽，那麼必然要對光子進行測量，由於A對基底的選擇是隨機的，竊聽者不可能正好跟A選擇一樣的一組基底，假設有兩組基底作為備選，每一次選擇正確的概率只有1/2，如果這個基底序列達到20位，那就是1/2的20次方，序列越長，正確率越低，竊聽者從而無法獲得正確的密鑰。

同時，由於竊聽者對光子進行了觀測，根據量子物理的理論，這種行為會干涉它的狀態，從而導致它的偏振發生改變。B收到光子後，跟A進行核對，發現錯誤率明顯提高了。說明中途肯定被別人竊聽了，所以這條信道就不安全了，二者將停止通信。

如果是直接截獲並克隆A和B之間的信息傳輸，然後慢慢研究呢？很抱歉，這也是不可能的。從「克隆」的意義上說，要想精確地復制一個物品，首先就要測量這個物品的所有信息。然而，對一個遵循量子規律的系統，我們不可能同時精確測量它的所有物理量，因為根據「海森堡測不準原理」，在同一時刻，不可能以相同精度測定量子的位置與動量，我們只能精確測定兩者之一。那麼，竊聽者就算截獲了A發送的光子，也無法完美復制出一個一模一樣的給B，這樣同樣會導致竊聽暴露。

即便竊聽到了B的基底測量序列，並獲得了A發送的對錯表——這是有可能的，畢竟這些兩步溝通都是通過經典信道完成——可竊聽者也無法知道B的測量結果是什麼。即便獲得了B的測量結果，但正式通信時，竊聽者也只有把光子攔截下來，再對照A的對錯表才能知道密鑰是什麼。但這樣一來，B就收不到光子了，竊聽行為同樣會暴露。

在這種情況下，由於光子是逐個發送的，一旦發現有一個光子失聯，B可以隨時中止通信，讓竊聽者收不到後面的信息，從而無功而返。

由此可見，從理論上講，量子保密通信可以保證信道的絕對安全，不僅不易被竊聽到信息，並且即使有人竊聽的話，也可以在第一時間發覺，進而及時中斷通信。由於它的這種高保密性的特點，量子通信有望應用到各種高密級的遠程會議中。

量子通信的未來

當然，理論上絕對安全的量子保密通信，在實際應用中也存在漏洞，因為在單光子傳送過程中會有噪音干擾，不存在理想狀態那種絕對干凈的信道。所以A必須發送多個攜帶相同信息的光子脈沖序列給B，保證他能夠接收到其中一條。這時，竊聽者可以偽裝成噪音，截獲其中一條，再按照之前提到的思路，從公共信道竊取B的基底序列和A的對錯表，對照之後，一樣可以獲得正確的信息。但這裡面涉及到了密碼學中的降噪、誘騙態方案等問題，已經不屬於量子通信本身的范疇，它需要我們通過其他方面的努力去克服，比如建設更好的信道等，在這里就不展開闡述了。

由於量子保密通信本身具有超高安全性的特點，它最適合的應用就是在軍事需求方面，因此在研究初期，它得到我國國防經費的大力投入，在研究實力方面，軍方的量子通信技術一向是最高的。

現在，隨著技術的成熟，量子通信開始向民用領域拓展，實現科學技術轉化成生產力。日前發布的《2016~2020年中國量子通信行業深度調研及投資前景預測報告》指出，量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領域有重大的應用價值和前景，不僅可用於軍事、國防等領域的國家級保密通信，還可用於涉及秘密數據和票據的電信、證券、保險、銀行、工商、地稅、財政以及企業雲存儲、數據中心等領域，而技術相對成熟，未來市場容量極大。這份報告為我們勾畫出未來量子通信應用的藍圖。

在這幅未來圖景中，隨著「墨子號」的順利發射，我國對量子通信技術的應用即將進入新階段。「墨子號」將首次實現衛星和地面間量子通信，初步構建我國廣域量子通信系統，並推動量子通信在廣域網無線加密中的發展。與此同時，陸地上的量子保密通信也在逐步走入產業化階段，正在進行中的項目包括下半年即將完工並開通的「京滬干線」，以及滬杭量子通信干線，陸家嘴量子通信金融網、烏鎮量子通信城域網等。

而且根據規劃，在「墨子號」發射成功後，我國還將發射多顆衛星，於2020年實現亞洲與歐洲的洲際量子通信，屆時聯接亞洲與歐洲的洲際量子通信網也將建成。到2030年左右，我國有望建成全球化廣域量子通信網路。

屆時，這個天地一體的量子通信網路將代替傳統加密方法，成為新的信息衛士，滲透到各個領域之中，默默守護我們的信息安全和個人隱私。