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量子通讯:用光子传递信息的神奇技术,你晓得它有多牛吗?

更新时间:2023-10-02 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

量子通讯,听上去是不是很高大上?它是一种借助光子这样的量子粒子来传递信息的技术,可以实现超高速、超安全、超远距离的通讯。为何它能做到这种呢?Vo7物理好资源网(原物理ok网)

量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间存在一种特殊的联系,促使它们的状态互相依赖,无论它们相距多远量子通讯速度,改变其中一个粒子的状态,另一个粒子也会立即发生相应的变化。这就好象两个人之间有一种“心灵感应”,不须要任何讯号传递,能够晓得对方的看法。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

爱因斯坦当初把这些现象称为“鬼魅般的超距作用”,他觉得这是量子热学的不完备性,由于他认为这违背了数学学的基本原理:没有任何东西能超过光速。而且后来的实验证明了量子纠缠是真实存在的,但是没有违背任何数学定理,只是我们对化学世界的认识还不够深刻。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

量子密码是指借助量子纠缠和量子不可克隆性等原理来实现信息加密和传输的一种形式。它可以保证通讯双方之间的信息绝对安全,由于任何第三方企图监听或干扰通讯就会被发觉,而且破坏原有的信息。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

我们可以用一个简单的事例来说明量子密码的原理。假定有两个人,爱丽丝和鲍勃,她们想要进行秘密通讯。她们首先须要通过一个可靠的渠道交换一些纠缠的光子对。每位光子对都有两个可能的状态,例如水平偏振光和垂直偏振光,我们可以用0和1来表示。因为光子是纠缠的,所以假如爱丽丝检测了一个光子的状态量子通讯速度,她能够晓得另一个光子的状态。同样,假若鲍勃检测了一个光子的状态,他也能晓得另一个光子的状态。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

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爱丽丝和鲍勃可以用这种光子对来世成一个共享的秘钥。具体方式是,她们随机选择一些光子对进行检测,并通过一个公开的渠道告诉对方自己检测的结果。假如她们检测结果相同,就说明她们选择了同样的检测方法,这么她们就可以把这个结果作为秘钥的一位。假如她们检测结果不同,就说明她们选择了不同的检测方法,这么她们就可以忽视这个结果,但是舍弃这个光子对。重复这个过程,直至她们生成了足够长的秘钥。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

爱丽丝和鲍勃可以用这个秘钥来加密和揭秘她们想要传递的信息。例如,她们可以用一种称作一次一密的方法,就是用秘钥中的每一位和信息中的每一位进行异或运算,得到加密后的信息。之后,她们可以用纠缠的光子对来传输这个加密后的信息。因为光子是不可克隆的,任何第三方企图复制或检测光子就会改变光子的状态,因而被发觉。同时,因为光子是纠缠的,任何第三方企图干扰光子就会破坏纠缠关系,因而被发觉。为此,爱丽丝和鲍勃可以安全地传输她们的信息,而不用害怕被监听或篡改。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯是指借助量子密码等技术来实现信息传输和处理的一种通讯方式。它有以下几个优点:Vo7物理好资源网(原物理ok网)

-安全性高:量子通讯可以保证通讯双方之间的信息绝对安全,不会被监听或篡改。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

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-速率快:量子通讯可以借助光速传输信息,但是不须要中继站或转换设备。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

-距离远:量子通讯可以借助卫星或中继站等方法实现跨越台湾或太空的远距离通讯。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

-容量大:量子通讯可以借助光子的多个自由度(例如偏振光、相位、轨道角动量等)来编码信息,进而提升信息传输的容量。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

目前,我国在量子通讯方面早已取得了世界领先的成就。2016年,我国成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”,并实现了卫星与地面站之间的量子秘钥分发和量子远程传态等实验。2017年,我国成功建成了世界上最长的陆地量子通讯干线——京沪干线,并与“墨子号”卫星实现了星地互联。2020年,我国成功建成了世界上第一个城域量子保密网路——北京-张家口城域网,并与沪宁干线和“墨子号”卫星实现了网路互联。这种成果标志着我国在建设全球首个星地一体化广域量子保密网路方面取得了重大突破。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯是未来通讯的新趋势,它将为国家安全、经济发展、社会进步等领域带来巨大的影响和价值。我们应当捉住这个历史机遇,推动深化量子科技创新和应用,为建设创新型国家和网路强国贡献力量。Vo7物理好资源网(原物理ok网)

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