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量子通信:既是死的也是活的,还是活着?

更新时间:2023-11-20 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

量子通讯属于量子信息学中两项应用方向中一项重要的应用部份。是指借助量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信方法。该领域属于新型交叉学科发展的结果,是含量子论和信息论相结合的新的研究领域。其中主要涉及:量子密码通讯、量子远程传态和量子密码编码等。该技术早已从理论迈向实验室,并向实用化发展。XBT物理好资源网(原物理ok网)

而量子纠缠是关于量子热学理论最知名的预测。它描述了两个粒子相互纠缠,虽然相距遥远距离,一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作(比如量子检测)而状态发生变化,另一颗也会即刻发生相应的状态变化。XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子纠缠可以用“薛定谔猫”来理解:当把一只猫放在一个放有毒物的袋子中,之后将袋子盖上,过了一会问这个猫如今是死了,还是活着呢?量子化学学的答案是:它既是死的也是活的。有人会说,打开袋子看一下不就晓得了,是的,打开袋子猫是死是活确实都会晓得,并且按量子化学的解释:这些死或则活着的状态是人为观察的结果,也就是人的宏观干扰促使猫弄成了死的或则活的了,并不是袋子盖着时的真实状态,同样,微观粒子在不被“干扰”之前就始终处于“死”和“活”两种状态的叠加,也可以说是它既是“0”也是“1”。XBT物理好资源网(原物理ok网)

1993年,C.H.提出了量子通讯的概念;XBT物理好资源网(原物理ok网)

2003年,美国、中国、加拿大等国学者提出了引诱态量子密码理论方案,彻底解决了真实系统和现有技术条件下量子通讯的安全速度随距离降低而严重下滑的问题。XBT物理好资源网(原物理ok网)

2006年夏,我国中国科学技术学院院长潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲法兰克福学院—维也纳学院联合研究小组各自独立实现了引诱态方案,同时实现了超过100公里的引诱态量子秘钥分发实验,由此打开了量子通讯迈向应用的房门。XBT物理好资源网(原物理ok网)

2008年末,潘建伟的科研团队成功研发了基于引诱态的光纤量子通讯原型系统,在南京成功成立了世界上首个3节点支链光量子电话网,成为国际上报导的绝对安全的实用化量子通讯网路实验研究的两个团队之一(另一小组为亚洲联合实验团队)。XBT物理好资源网(原物理ok网)

2009年9月,潘建伟的科研团队正是在3节点支链光量子电话网的基础上,建成了世界上首个全通型量子通讯网路,首次实现了实时语音量子保密通讯。这一成果在同类产品中高踞国际先进水平,标志着中国在城域量子网路关键技术方面已然达到了产业化要求。XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯技术的信息安全是基于量子密码学,并以量子状态作为秘钥而突破了传统加密方式的禁锢,显著具有不可监听、不可复制性和理论上的“无条件安全性”。任何查获或测试量子秘钥的操作,就会改变量子状态,量子通讯总会确保两地之间秘钥分配和通讯的绝对安全性。量子通讯对于信息的加密也不再是要借助传统加密技术所依赖的复杂算法,而是靠数学法则来保证,所以被觉得是保障通讯安全的终极技术手段。XBT物理好资源网(原物理ok网)

3.2量子通讯具有较强抗干扰能力和传输能力XBT物理好资源网(原物理ok网)

在信息传输通道方面,量子信息传递过程不会为任何障碍所阻隔,线路码流可以为零,因而能实现最快通讯,而且不存在任何电磁幅射污染,整个通讯程序完全达到充分环保。在通信远距离方面,量子通讯属于远距离通讯,量子隐型传态具备穿越大气层的能力,而这就为未来基于卫星量子中继的全球化量子通讯网奠定了基础。XBT物理好资源网(原物理ok网)

3.3量子通讯传输效率极高XBT物理好资源网(原物理ok网)

依照量子热学的叠加原理,一个n维量子态富含2n个态信息,而量子并行性促使量子计算机可以同时对2n个数进行物理运算,因而使用量子计算机对n维量子态进行传输,效率明显增强。XBT物理好资源网(原物理ok网)

性能XBT物理好资源网(原物理ok网)

精典通讯XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯XBT物理好资源网(原物理ok网)

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安全性XBT物理好资源网(原物理ok网)

受恐吓越来越大XBT物理好资源网(原物理ok网)

无条件安全XBT物理好资源网(原物理ok网)

抗干扰能力和传输能力XBT物理好资源网(原物理ok网)

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传输效率XBT物理好资源网(原物理ok网)

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量子通讯产业链上游主要是讯号处理芯片、雪崩光电晶闸管(APD)等元元件及各种核心设备。量子通讯产业链中游主要包括网路传输干线提供商和系统集成商。量子通讯产业链下游主要是各类行业应用,如金融、军事、政务、商务等领域。XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯核心设备是量子保密通讯产业链中最核心的一个环节。核心设备主要包括量子秘钥分发设备、量子交换机、量子网段、量子网路站控、量子随机数发生器等。XBT物理好资源网(原物理ok网)

5.1量子秘钥分发设备XBT物理好资源网(原物理ok网)

主要负责量子通讯过程中秘钥的收发。秘钥分配终端按照结构的不同,可以分为收发独立型结构和一身材结构。收发独立型设备是指发送端机和接收端机分为两个独立设备,亦称为双向量子密码系统。收发一身材设备包含量子秘钥发射端和接收端,亦称为单向量子密码系统安徽量子通讯技术有限公司,组网较为灵活。XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子秘钥分发网路密码机,将量子秘钥分发技术与传统商用密码技术有效融合,可实现大容量、高性能的网路数据加密传输。相比传统网路安全设备,该产品除了确保了敏感的秘钥分发过程的安全性,但是秘钥更新速率更快、业务秘钥生命周期更短,因而使系统的安全性得以急剧提高,满足了各类基于网路的应用系统对信息安全的需求。XBT物理好资源网(原物理ok网)

5.2量子安全网段XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子安全网段是量子通讯组网中的核心设备,是完成量子秘钥分发的最基本元件。量子秘钥由量子网段通过光纤链路分发。量子网段内部集成有光源、探测器和电子学板卡,就能实现普通电话、传真、IP电话、视频大会及文件传输等的应用接入,对语音、视频、数据等使用量子秘钥进列宽安全保密通讯。按所处区域不同,量子网段分为可信中继量子网段和普通量子网段。XBT物理好资源网(原物理ok网)

5.3量子交换机XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子交换机用于多个量子密钥终端设备间量子信道的搭建,是量子通讯网路中实现量子信道共享的设备,坐落网路拓扑的凝聚节点,集中管理网路信道资源。光量子交换机按光路切换类型可分为全通型和矩阵型。XBT物理好资源网(原物理ok网)

全通型量子交换机可以实现所有光端口两两互联,矩阵型光量子交换机可以实现内外光端口互联。XBT物理好资源网(原物理ok网)

5.4量子网路站控设备XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子集控站,由光量子交换机、量子通讯服务器和量子秘钥分发终端组成。借助多个量子集控站组成多种网路拓扑,可以提升组网的灵活性和稳定性,能便捷地对量子通讯网路进行扩充,扩大量子通讯网路的覆盖面积,大大扩充通讯距离。已建成的“合肥城域量子通讯试验示范网”和“济南量子通讯试验网”,都是基于量子集控站实现的多用户量子通讯网路。XBT物理好资源网(原物理ok网)

5.5量子随机数发生器XBT物理好资源网(原物理ok网)

量子随机数发生器是基于量子化学和量子效应而形成的真随机数的系统,在实用化量子密码系统等对随机性质量和安全性要求较高的领域具有重要的应用。比特率是量子随机数发生器最重要的指标。XBT物理好资源网(原物理ok网)

现量子通讯日渐从理论发展到实验室,并获得了较大突破,随着我国第一颗量子卫星“墨子号”的发射成功,说明我国量子通讯技术早已站在全球前列。XBT物理好资源网(原物理ok网)

1、芜湖量子政务网:2009年5月18日,世界首个量子政务网在湖南岳阳市试运行,标志着量子通讯技术在政务行业的成功应用。XBT物理好资源网(原物理ok网)

2、合肥城域量子通讯试验示范网:南京城域量子通讯试验示范网于2010年7月复工施行,2012年3月30日成功开通,由中国科学技术学院和湖南量子通讯技术有限公司(国盾量子的前身)参建,是世界首个规模化城域量子通讯网。XBT物理好资源网(原物理ok网)

3、济南量子通讯试验网:2014年3月26日,经过五年多的努力,由广东量子科学技术研究院参建的“济南量子通讯试验网”正式投入使用。“济南量子通讯试验网”的顺利运行,标志着量子通讯城域网技术早已发展成熟。XBT物理好资源网(原物理ok网)

4、国防应用:XBT物理好资源网(原物理ok网)

(1)2009年,在60华诞春节阅兵期间安徽量子通讯技术有限公司,在天安门城楼、中南海、国庆阅兵指挥部等关键地点之间建立了实时语音加密“量子通讯热线”,用于保障重要信息传送。XBT物理好资源网(原物理ok网)

(2)2012年11月,在党的“十八大”期间,按照会务组的安排,在部份核心部位布署量子通讯系统,为大会提供基于量子技术的安全通讯保障。在大会期间,该系统成功实现了7×24小时零故障运行,并被安排在现场常年布署使用。XBT物理好资源网(原物理ok网)

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