国内外量子通信技术现状.ppt

用量子位传递加密信息若在到达预定接收者之前途中被窃取，预定接收者肯定能够发现。 特别是，在采用量子隐形传态方式进行通信时，窃听者即使窃听到了经典信道上传输的信息，也没有任何用处——量子通信的信息是通过“量子通道”进行量子态的隐形传送来完成的，而量子态是不可窃听的。 * 据香港《大公报》报道，目前防止信息被窃听的最有效方法是进行加密，中国在量子通信领域已经走在世界前列，并在潜艇上先行先试，深海必威体育官网网址通信取得了成功，“反窃听”的意义重大。 美国媒体也曾曝光中国已经开始在潜艇水下激光通讯技术中，进行光量子必威体育官网网址通讯试验，已经领先美国。 这是两条未经官方证实的“假新闻”，但从中我们也能从侧面大概看出中国军方在量子研究上的实力，以及这项技术在潜艇上应用的潜力。 将光量子通信技术用于对潜通信，不仅是解决对潜通信的“瓶颈”的急需，而且是现代对潜通信概念、理论和技术的重大创新。光量子通信手段在对潜通信中的应用，对提高我海军的综合作战能力，打赢非对称高技术战争具有十分重大的战略意义。 * “如果第一个‘量子互联网’将连接成功，这个网络将是一个超级安全的全球通信网络。在量子通信领域，中国用了不到十年时间，发展成为现在的世界劲旅遥。”这是 2012 年英国《自然》杂志在评价年度“国际十大科技亮点”时，写给中国量子必威体育官网网址通信科技研发团队的一段话。 * 国内外量子通信技术现状 目录 1.量子通信的基本概念 2.量子通信的特点 3.国内量子通信发展情况 4.国外量子通信发展情况 量子通信的基本概念 Basic Concept 量子力学，量子关联 1 量子关联 EPR佯谬，非局域性，量子纠缠 量子通信 利用量子力学的基本原理进行信息传递的一种新型的通讯方式 量子力学 研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支学科 量子理论 EPR粒子对： 制备的总自旋等于0的粒子对——A和B。 将A和B分开足够远的距离 A B EPR粒子对 EPR佯谬 问题： 1. 粒子A和粒子B的自旋是向上还是向下？ ——量子力学回答：不确定。 2. 如果对A的自旋测量，测量的结果是什么？ ——测量产生波包塌缩，要么向上，要么向下。 3. 如果A自旋方向向上，那么远方的B一定向下，因为两个粒子自旋方向相反。远方的粒子B怎么知道A被测量了，并且自旋方向向上？ EPR佯谬 非局域性 爱因斯坦认为： 世界是局域的，即A和B分开了，就能局域地处理。 量子理论（波尔）认为： 世界是非局域的，即A和Ｂ原来是处于总自旋等于０的一个量子态，所以，无论空间上分的多开，它仍要处在这个状态，不能局域地处理。 自然界到底是局域的还是非局域的？ 演变成了哲学上的争论。 非局域性 贝尔——忠实追随爱因斯坦的理论。 贝尔不等式： 通过实验，能证明不等式不成立，则说明爱因斯坦错了，否则量子理论本身有问题。 科学家们停止争论哲学问题，开始着手做实验。 大量实验都推翻了这个不等式。 量子理论是正确的——EPR效应 量子纠缠 量子态远程制备 通过操纵粒子A，让B变化，从一个量子态变为另一个量子态。 量子操作远程传送 量子操作本身，也可以通过相同的方法传送过去。 A B 纠缠 量子通信的特点 Characteristic 高效率，非局域性，必威体育官网网址性，隐蔽性 2 信息效率高 这里以光子为例，经典信道光子的信息效率极限为1.44bit/光子，而量子信道光量子的信息效率极限为99.4bit/光子。 量子隐形传态非局域性，且与传播介质无关 量子是全局性的，存在一个隐形的“量子通道”。 具有窃读可知性，通信必威体育官网网址性好 根据量子不可克隆的特点， 信息的量子比特或量子位一经检测就会产生波包塌缩，造成不可还原的改变。 无电磁波辐射，通信隐蔽性好 完全“电磁静默”，釆用单光子传播原理，没有经典光通信的强辐射光存在。窃听者很难发现通信双方的存在。 国内量子通信技术发展情况 Domestic Development 军事应用，量子传输，量子卫星 3 “中国量子通信在潜艇深海试验中取得成功” 全世界第一条量子必威体育官网网址传输干线 全世界第一条量子必威体育官网网址传输干线 量子科学实验卫星 量子产品 回首 30年间，我国量子领域的相关技术从最初起步摸索，到现在已经走到了世界前列，掌握了世界前沿的尖端科技。 国外量子通信技术发展情况 Overseas Development 量子计算，量子芯片，量子通信 4 美国 “Our quantum computer really works！ “ ——Google 量子计算和量子通信可以说是量子技术最大的两个应用方向。 不难看出，我国青睐量子通信技术，而美国更加倾向于量子计算技术。 美国 欧洲 欧洲，成立了以英国、法国、德国、意大利、奥地利和西班牙等国在内的量子信息物