量子通信的原理及特点

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来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-09-20 10:03:49】【打印】【关闭】

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量子通信是从量子论和信息论出发，利用量子相干、量子纠缠效应通过隐形传输而实现的一种信息传递方式。通过发射卫星，连接地面光纤量子通信网络，形成天地一体化的量子通信网络，是世界通信发展的方向。

量子相干和纠缠都源于量子叠加，量子叠加是同时包括多种状态的单一量子态，相干和纠缠是其中的不同形式，在最新的研究中证明这二者是‚操作等效‛的，即在实际意义上，它们是等效的，只是概念上有所区别。相干表示所有物体具有波状性质，如果一个物体的波被分成两半，这两个波就会发生干涉，形成的单一态也是两个状态的叠加；纠缠则是两个纠缠粒子共享叠加态，而不是一个粒子的两个分裂波。相干是量子计算的核心，而纠缠在通信中扮演重要角色，如量子通讯、量子加密、超密编码等。

所谓量子纠缠，通俗来说就是指在由两个或两个以上粒子组成系统中，只要一个粒子受影响后发生变化，就会导致相应的另一个粒子也随之发生变化的现象。关键是粒子之间所发生的相互影响没有时间和空间障碍，也就是说两个相互关联的微观粒子无论相隔多远，其量子状态改变和另一个是同步发生的。

量子纠缠理论示意图

根据量子纠缠理论，人们可以通过对光子、原子等微观粒子的精确操纵，以一种变革性的方式对信息进行编码、调制和传输，在确保通信安全和提升计算速度等方面能够突破经典信息技术的瓶颈。

国内即将实用化的‚量子通信‛，仍然采用传统技术(光纤和激光)来传递信息，但已经可以做到给信息加密的秘钥用量子原理来分配、传递秘钥。与传统通信方式相比，量子通信具有高度的安全性、抗干扰性和高效性。

安全性高：由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆，可以实现抵御任何窃听的密钥分发，进而能保证用其加密的内容不可破译。

具体来说，一方面因为量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥；另一方面由于分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起其坍塌，因此窃取者由于干扰而得到的信息并非原有信息。

抗干扰性强：量子通讯不需要借助传统信道，不受传播媒介和环境条件的制约，因而可以有效抗拒外界干扰。同等条件下，获得可靠通信所需的信噪比比传统通信手段低30～40dB。

高效性：量子通信的线路时延近乎为零，被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态，即同时代表多个状态，这样每次传输时量子信道的信息效率相对于经典信道量子的信息效率高几十倍，并且量子信息传递的过程没有障碍，传输速度更快。

隐蔽性好：量子通信没有电磁辐射，第三方无法进行无线监听或探测。

传统通信与量子通信比较

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