来自量子世界的新技术——量子通讯国外外量子通讯技术现况目录1.量子通讯的基本概念2.量子通讯的特征3.国外量子通讯发展情况4.美国量子通讯发展情况Basic量子通讯的基本概念1量子热学,量子关联量子理论量子关联EPR佯谬,非局域性,量子纠缠量子热学研究物质世界微观粒子运动规律的数学学分支学科量子通讯借助量子力学的基本原理进行信息传递的一种新型的通信形式EPR佯谬EPR粒子对:制备的总载流子等于0的粒子对——A和B。将A和B分开足够远的距离ABEPR粒子对EPR佯谬问题:1.粒子A和粒子B的载流子是向下还是向上?——量子热学回答:不确定。2.假如对A的载流子检测,检测的结果是哪些?——测量形成波包塌缩,要么向下,要么向上。3.假如A载流子方向向下,这么远方的B一定向上,由于两个粒子载流子方向相反。远方的粒子B如何晓得A被检测了,但是载流子方向向下?非局域性爱因斯坦觉得:世界是局域的,即A和B分开了,还能局域地处理。量子理论(波尔)觉得:世界是非局域的,即A和B原先是处于总载流子等于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。自然界究竟是局域的还是非局域的?演弄成了哲学上的争辩。
非局域性贝尔——忠实跟随爱因斯坦的理论。贝尔不方程:通过实验,能证明不方程不创立,则说明爱因斯坦错了,否则量子理论本身有问题。科学家们停止争辩哲学问题,开始着手做实验。大量实验都推翻了这个不方程。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式传送过去。纠缠量子通讯的特征2高效率,非局域性,保密性,隐蔽性信息效率高这儿以光子为例,精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。量子隐型传态非局域性,且与传播介质无关量子是全局性的,存在一个隐型的“量子通道”。具有窃读可知性,通讯保密性好依据量子不可克隆的特征,信息的量子比特或量子位一经检查都会形成波包塌缩,导致不可还原的改变。无电磁波幅射,通讯隐蔽性好完全“电磁沉静”,釆用单光子传播原理,没有精典光通讯的强幅射光存在。监听者很难发觉通讯双方的存在。国外量子通讯技术发展情况3军事应用,量子传输,量子卫星“中国量子通讯在导弹深海试验中取得成功”全世界第一条量子保密传输干线全世界第一条量子保密传输干线量子科学实验卫星量子产品回望30年间,我国量子领域的相关技术从最初起步摸索量子通讯速度,到如今早已走到了世界前列,把握了世界前沿的尖端科技。
美国量子通讯技术发展情况4量子估算,量子芯片,量子通讯日本“Ourworks!“——量子估算和量子通讯可以说是量子技术最大的两个应用方向。不难看出,我国偏爱量子通讯技术,而日本愈发倾向于量子估算技术。日本亚洲亚洲,创立了以美国、法国、德国、意大利、奥地利和瑞士等国在内的量子信息化学学研究网。这是继法国核子中心和航天技术的国际合作以后,又一大规模的针对科技重大问题的国际合作,并早在1999年就完善了集中12个研究项目的国际财团。汇报完毕,请见谅ME一半机率向下,通常机率向上从机率的不确定弄成确定了假如A不检测,B的载流子一半机率向下一半机率向上。一旦检测A向下,B就手动马上弄成向上。谁告诉他的?不可能马上就变化,违反了信息传递的最大原理——光速是最大的传递速率不可能,幽灵在起作用——幽灵般的超距作用,这是不对的。A和B原先是处于总载流子等于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,这些内在联系是割不断的,空间分不开的。
所以世界不能否单看A,单看B量子通讯速度,要A,B一块看,所以世界是非局域的,不能分开看。自然界究竟是局域的还是非局域的?——演变成为哲学上的争辩。贝尔是个核工程的工程师,对量子理论非常感兴趣。中科大实验——光子EPR量子对,在光纤里传播,10km,两个粒子仍有关联。爱因斯坦想挑战量子热学,但却阐明了量子热学中一个十分重要的EPR效应。2005年中科大实验室,成功做了这个实验。在A把门打开,把开门这个操作过程传到B哪里去,可以把B的门打开。操作可以隐型传递。可见,量子信道中光量子的信息效率比精典信道中光子的信息效率要高近70倍。在对量子纠缠对中的一个光量子进行操作的同时,另外一个处于纠缠态的量子的态也会发生相应的变化。用量子位传递加密信息若在抵达预定接收者之前途中被泄露,预定接收者肯定才能发觉。非常是,在采用量子隐型传态形式进行通讯时,监听者虽然监听到了精典信道上传输的信息,也没有任何好处——量子通讯的信息是通过“量子通道”进行量子态的隐型传送来完成的,而量子态是不可监听的。据新加坡《大公报》报道,目前避免信息被监听的最有效方式是进行加密,中国在量子通讯领域早已走在世界前列,并在军舰上先行先试,深海保密通讯取得了成功,“反监听”的意义重大。
日本媒体也曾爆光中国早已开始在导弹水下激光通信技术中,进行光量子保密通信试验,早已领先韩国。这是两条未经官方否认的“假新闻”,但从中我们也能从侧面大约看出中国美军在量子研究上的实力,以及这项技术在军舰上应用的潜力。将光量子通讯技术用于对潜通讯,除了是解决对潜通讯的“瓶颈”的急需,并且是现代对潜通讯概念、理论和技术的重大创新。光量子通讯手段在对潜通讯中的应用,对提升我空军的综合作战能力,打赢非对称高技术战争具有非常重大的战略意义。“如果第一个‘量子互联网’将联接成功,这个网路将是一个超级安全的全球通讯网路。在量子通讯领域,中国用了不到六年时间,发展成为现今的世界劲旅遥。”这是2012年美国《自然》杂志在评价年度“国际十大科技亮点”时,献给中国量子保密通讯科技研发团队的一段话。这就是中科大潘建伟院士率领的团队,该团队率先建造了全世界第一条量子保密传输干线。从上海到南京,全长2000多公里,沿途城市的政府公务信息,农行金融系统信息等都可以使用量子保密传输。近来,有媒体报导,2016年,天空中将会多出一颗闪耀的星,而它就是我国将要发射的“量子科学实验卫星”。这意味着,量子通讯将具备覆盖全球范围的能力。
在常用的RSA算法存在被量子计算机“秒破”的可能性以后,军事通讯的安全性遭到了巨大的恐吓,而量子通讯以其得天独厚的优势迅速发展了上去,此次量子实验卫星的发射,其背后隐藏的巨大的军事应用潜力不言而喻。俄罗斯在2002年年末拟定的六年发展规划中,已明晰:“到2012年发展一套可行的带有足够复杂度的量子估算技术,以其充当量子估算检查平台的功能,在这个平台之起来探求量子计算机的建立及算法等问题。”另外,在沪宁量子保密干线复工的同时,日本一条长600公里的保密干线也通过了立项。查找资料时,还发觉了一篇2014年6月10日的新闻,TheU.S.ArmySaysItCanDataNow,Too.新闻手指出,英国的一个研究小组上周成功在两个笔记本芯片间实现了量子信息的传送,而当日德国空军研究实验室也声称实现了在量子技术上的突破——量子通讯。