量子通信

用量子叠加态等进行信息传递的方式
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量子通信(Quantum communication)是量子信息学的一个重要分支,它利用量子力学原理对量子态进行操控,在两个地点之间进行信息交互,可以完成经典通信所不能完成的任务。量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式,可以有效解决信息安全问题。[4][5]
量子通信的核心在于以量子态来编码信息并传输,其通信过程服从量子不确定性原理、量子相干叠加和量子非定域性等量子力学的基本物理原理,基于量子力学中的不确定性、测量坍[tān]缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的安全性保证,量子通信主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。[6][7][8][9]
量子隐形传态基于量子纠缠对分发与贝尔态联合测量,实现量子态的信息传输,其中量子态信息的测量和确定仍需要现有通信技术的辅助。[6][7]量子隐形传态中的纠缠对制备、分发和测量等关键技术有待突破,处于理论研究和实验探索阶段,距离实用化尚有较大差距。量子密钥分发,也称量子密码,借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享,再通过一次一密的对称加密体制,即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作,实现更为安全的保密通信。[6][7][1]
2023年3月9日,北京量子信息科学研究院袁之良团队首创量子密钥分发开放式新架构,采用光频梳技术,成功实现615公里光纤量子通信。该架构在确保量子通信安全性的同时,能大幅降低系统建设成本,为中国建设多节点广域量子网络奠定基础。[10][11]2023年12月14日,在俄罗斯国立科技大学和俄罗斯量子中心(俄罗斯负责制造量子计算机的主要机构)任职的阿列克谢·费多罗夫表示,中俄两国已于2022年成功进行了首次“完整周期”量子通信测试。[12]2025年2月22日,据悉,中国科研团队提出了单向量子直接通信理论,并成功研制出实用化系统,量子直接通信从理论构想迈向实际应用阶段。[13]

定义