量子通信PPT课件.ppt

* * * * 量子通信 电信工（1）班 秦善达 方诚 1/17 1、量子通信的起源 1982年，法国物理学家艾伦·爱斯派克特和他的小组成功地完成了一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。 在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。 1993年，在贝内特提出量子通信概念以后，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案。 从此量子通信发展起来了。 2/17 量子通信（Quantum Teleportation） 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。 2、什么是量子通信？ PS：量子纠缠是指两（多）个量子级别的粒子，当其中一颗被操作而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化 ，尽管距离极其遥远。（即两个或多个量子系统之间的非定域非经典的关联） 我们可以通过类比来了解它的意义： 电子通信：通过电信号的参数传送信息 量子通信：由量子态携带信息 3/17 3、量子通信有什么优点？ （一），高效率 比光速还快！！！ 任何窃听者都无法窃听 量子密码通信中的信息 而不被发现！！！ 这是由量子力学理论决定的。 因此，它被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究！ （二），绝对安全 4/17 （三），信噪比低 在同等条件下，量子通信获得可靠 通信所需信噪比比一般通信低很多。 （四），无电磁波辐射，通信隐蔽性好 量子通信是没有经典意义上的电磁辐 射的，无论现有的无线电探测系统性 能如何先进，对量子通信这种完全电 磁静默的通信目标是无能为力的。 5/17 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 4、量子通信研究什么? 简单地说，就是利用量子力学原理中的量子纠缠传输信息 实验室 6/17 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。 量子态发生器 量子通道 量子测量装置 发送过程 传输过程 接收过程 5、量子通信系统的部件 7/17 6、工作过程是什么？ 首先，假设甲手头有一个粒子 A处于未知量子态，她希望将这个量子态（即一个量子比特的量子信息）送给远处的乙，但不传送作为信息载体的粒子 A本身。甲和乙事先需要共享 E PR粒子对 B和 C（即纠缠粒子），由于 E PR粒子对具有量子关联特性，若对其中一个粒子进行局域操作（包括测量），另一个粒子的量子态立即发生相应的变化，因此 E PR粒子对构成甲和乙之间的一条量子通道。 8/17 6、工作过程是什么？ 然后，甲对她手头上的纠缠粒子 B和量子信息载体 A实施一种所谓的 B ell态测量，这个测量可能输出4种结果，每种测量结果的几率为1／4,但一次测量只能给出其中一个结果。甲测量到其中一个 B ell态后，获得2比特的经典信息，当然这个信息完全无法用来确定未知的量子比特。 9/17 6、工作过程是什么？ 最后，甲将测量结果（即获得那一个 B ell态）经由经典通道传递给乙，乙手头的纠缠粒子 C会因甲的测量坍缩到相应的量子态上，于是乙在获知甲的测量结果之后，对粒子 C做相应的操作，便可以使粒子 C处在与粒子 A原先未知量子态完全相同的量子态上，这就完成了粒子 A的未知量子态的量子隐形传送，此时量子信息的载体是粒子 C，在这过程中甲和乙都不知道他们所传送的量子比特是什么。  10/17 7.量子通信传输的信息 经典信息 量子 信息 量子密钥的传输 量子隐形传态和量子纠缠的分发 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送。从物理学角度，可以这样来想象隐形传送的过程：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出原物完美的复制品。 用于 用于 但是，量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息，这个复制品不可能是完美的。因此长期以来，隐形传送不过是一种幻想而已 11/17 1993年，6位来自不同国家的科学家，提出了利用经典与量子 相结合的方法实现量子隐形传态的方案。 但是 12/17 8.发展历程 1.1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念; 2.1993提出量子隐形传送的方案 将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处。 基本思想：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。 经典信息:发送者对原物进行某种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提取的其余信息。 13/17 中科大量