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什么是量子通信?

文章出處:坤馳科技網責任編輯:坤馳科技研發部作者:坤馳科技人氣:-發表時間:2013-05-06 10:09:00

  所謂量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式,是近二十年發展起來的新型交叉學科,是量子論和信息論相結合的新的研究領域。量子通信具有高效率和絕對安全等特點,是目前國際量子物理和信息科學的研究熱點。追溯量子通信的起源,還得從愛因斯坦的“幽靈”——量子糾纏的實證說起。

  由于人們對糾纏態粒子之間的相互影響一直有所懷疑,幾十年來,物理學家一直試圖驗證這種神奇特性是否真實。

  1982年,法國物理學家艾倫·愛斯派克特(AlainAspect)和他的小組成功地完成了一項實驗,證實了微觀粒子“量子糾纏”(quantumentanglement)的現象確實存在,這一結論對西方科學的主流世界觀產生了重大的沖擊。從笛卡兒、伽利略、牛頓以來,西方科學界主流思想認為,宇宙的組成部份相互獨立,它們之間的相互作用受到時空的限制(即是局域化的)。量子糾纏證實了愛因斯坦的幽靈——超距作用(spookyactioninadistance)的存在,它證實了任何兩種物質之間,不管距離多遠,都有可能相互影響,不受四維時空的約束,是非局域的(nonlocal),宇宙在冥冥之中存在深層次的內在聯系。

  在量子糾纏理論的基礎上,1993年,美國科學家C.H.Bennett提出了量子通信(QuantumTeleportation)的概念。量子通信是由量子態攜帶信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通信過程。量子通信概念的提出,使愛因斯坦的“幽靈(Spooky)”——量子糾纏效益開始真正發揮其真正的威力。

  1993年,在貝內特提出量子通信概念以后,6位來自不同國家的科學家,基于量子糾纏理論,提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案,即將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方,把另一個粒子制備到該量子態上,而原來的粒子仍留在原處,這就是量子通信初的基本方案。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義,而且可以用量子態作為信息載體,通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸,實現原則上不可破譯的量子保密通信。

  1997年,在奧地利留學的中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作,首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的“狀態”,作為信息載體的光子本身并不被傳輸。

  經過二十多年的發展,量子通信這門學科已逐步從理論走向實驗,并向實用化發展,主要涉及的領域包括:量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。

 

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