量子通信的相关知识

概 述

量子通讯（Quantum Communication）是指利用量子效应加密并进行信息传输的一种通讯方式。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，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。量子通讯是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科,与成熟的通信技术相比，量子通讯具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点

方 式

量子通信主要有两种方式，一种是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”。

第二种是利用量子纠缠用来传输量子信息的最基本单位——量子比特。两个处于纠缠态的粒子A和B，不论它们分开多远，我们把其中一个粒子（A）和携带想要传输的量子比特的粒子（C）一起测量一下，C的量子比特马上消失，但是B就马上携带上了C之前携带的量子比特，我们把这个过程叫做“量子隐形传态”。

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。

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。

和激光通信的区别

一.定义的区别： 量子通信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。 激光通信是一种方向性极好的单色相干光，利用激光来有效地传送信息。 二.两者特点的区别： 量子通信特点：具有高效率和绝对安全等特点，是此刻国际量子物理和信息科学的研究热点。 激光通信的特点是:(1)通信容量大。(2)保密性强。(3)结构轻便，设备经济。 三.应用领域和用途的区别： 量子通信：量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性，不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，而且逐渐走进人们的日常生活。 激光通信：（1）地面间短距离通信;（2）短距离内传送传真和电视;（3）由于激光通信容量大，可作导弹靶场的数据传输和地面间的多路通信。（4）通过卫星全反射的全球通信和星际通信，以及水下潜艇间的通信。

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