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量子通信简介Quantum Teleportation 0510290 于陆浩 0510292 遇玺 0510293 曾剑 Transitional Page 通信是人与人之间同过某种媒体进行的信息交流与传递，从广义上说，无论采用何种方法，使用何种媒质，只要将信息从一地传送到另一地，均可称为通信。 通信的方式： 古代的烽火台、击鼓、驿站快马接力、信鸽、旗语等，现代的电信等。 古代的通信对远距离来说，最快也要几天的时间，而现代通信以电信方式，如电报，电话，快信，短信，E-MAIL等，实现了即时通信。 可是，仅仅有这些是远远不能满足需要的 先来看一个密码攻防战中的典型范例: 第二次世界大战中，波兰人和英国人成功破译了德国著名的“恩格玛”密码，因此，盟军提前得知了德国的许多重大军事行动；美军破译日本的高级密码———“紫密”，从而击毙了日本海军大将山本五十六，扭转了美军太平洋战场的被动局面。必威体育官网网址通信的原理在于，唯有掌握密钥的人可以轻易重现传递的信息。信息的安全性主要依赖于密钥的秘密性。而密钥，就像两人通信的暗号，双方预先设定协议，即便外人知道暗号的形式，却不知道它代表的含义，正所谓“天知、地知，你知，我知”。 然而，“道高一尺，魔高一丈。”往往加密者设计出一种密码，解密者很快就找到破译的方法。当凭借智慧解密已“无药可施”时，利用穷举法进行“蛮力攻击”的电子计算机又登上了解密的主战场。为对抗功能强大的联网计算机，RSA等公钥密码奋力反击。著名的RSA公钥系统由Rivet、Shamir和Adleman3人提出，它是目前银行、网络等广泛使用的公开密钥体制。它的安全性就基于大数因子分解，因为对于经典计算机，后者不存在有效的多项式算法。这下，似乎“万事大吉”，必威体育官网网址安全了。? 但是，20世纪90年代，著名数学家Shor又对传统密码学进行了一次彻底颠覆。他提出量子并行定法，并证明量子计算可以攻破目前广泛使用的公钥RSA体系。也就是说，为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解，目前最快的超级电子计算机将耗时上百亿年，所以相对来讲，公钥体系是安全的。可是，一旦出现具有相同时钟脉冲速度的量子计算机，只需大约1分钟便可计算完毕。 下面开始讨论正题，一些实际的问题： Point 1如果量子计算机是‘利剑长矛’，那量子密码技术就是抵御它的一面‘盾牌’.量子密码提供了一种不可窃听、不可破译的新一代密码技术。 因为，若从经典物理的范畴，密钥本身被非法用户复制，可以“神不知，鬼不觉”，不被人发现；密钥在传递时被他人窃听，合法用户也无法识破。但是，量子密码却能确保必威体育官网网址通信的“万无一失”。? Point 2量子力学中的海森伯不可确定性原理和不可克隆定理说明,量子世界中的任何事件都是不可能被窃听的.只要窃听,就会留下痕迹.正是这些基本原理确保了量子密钥分配的安全性。具体来讲，单个粒子的量子态———偏振或相位等，可以用来编码、储存和传输信息，如果有一个窃密者想要窃取这些信息，就会在截获粒子的一瞬间改变其量子态，使信息失真，达不到窃密的目的，同时使储存、传输信息的人立即发觉被窃密。? 随着量子力学理论的提出和逐步完善，1993年，C.H.Bennett 提出了量子通信的概念。 所谓“量子通信”，是指利用量子纠缠（quantum entanglement）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。目前量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。 量子纠缠又译量子缠结，是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积（tensor product）。 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：