量子通信迄今最通俗易懂的解释在哪里？ - 知乎776被浏览118495分享邀请回答physics.ohio-state.edu/~wilkins/writing/Assign/topics/Q-trans-prl.pdf[6] 基于BB84协议的量子密码通信的研究与实现，陈鑫，电子科技大学。[7] 科学松鼠会：走近量子纠缠。 ————————————————————————————————————写了这么多，不知道有几个人能看完。我本身不是搞物理的，也不是做科研的，是一个理工学校毕业的，学偏文科的管理学出身的金融行业从业者（呵呵，各种不匹配），只不过喜欢思考。文中难免会有些纰漏，欢迎大家指正。但是大方向上，我认为我是正确的，这就够了。我个人不喜欢那些虚头巴脑的文章，将问题就要讲清楚，讲通透，说人话。所以文章写的挺长，其实，并不难读，可能没有谁会把这个问题讲的这么透彻了吧!如果你觉得我写的还可以，请关注我，可以交个朋友（小于25岁的，请标注年龄），微信号/qq: .如果觉得能让你有所收获，记得打赏哦，码子也是很累的:-D版权归作者871107 条评论分享收藏感谢收起量子通信技术原理
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量子通信技术原理
　　一个爱因斯坦的预言
　　两个形态(类似振动频率)相同的量子，无论它们在宇宙中相隔多远，只要其中一个发生变化，另外一个也会有完全相同的变化，这种现象现代科学无法解释……
　　一个诡异现象的现代应用
　　但是，这种量子之间的“诡异”特性却被现代科学家巧妙利用于远程通信技术，他们把两个同源的量子分开，对其中一个施以“信息”，那么，远在许多公里之外的另一个量子也会有同样的“反应”，通过读取它的反应，可以实现远超目前水平的通信技术。
　　量子好比千年前的棍子
　　我们来看看一段历史———古希腊的斯巴达人将一张皮革包裹在特定长短粗细的棍子上，再写上传递的信息；而信息接收者只需有根同等尺径的棍子，收到皮革后将皮革裹到棍子上就可以读出原始信息。即使皮革中途被截走，只要对方不知道棍子的长短粗细，所看到的也只是一些无用的信息。形象地说，“棍子”就是量子态隐形传输的特殊装置，而“皮革”就是传输的信息。
　　由中国科学技术大学和清华大学组成的联合小组，日前成功实现了16公里的量子态隐形传输。这是目前量子通信研究上的世界纪录。让全球量子化通信进一步接近现实，海底光缆等传统技术可能成为历史。
　　名词解释
　　量子态隐形传输
　　量子态隐形传输是一种全新通信方式，它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。利用量子纠缠技术，需要传输的量子态如同科幻小说中描绘的“超时空穿越”，在一个地方神秘消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方瞬间神秘出现。
　　按照常理，信息的传播需要载体，人与人的对话需要通过声音来传播，手机与基站之间要通过电磁波来传输信号，互联网的信息传递也需要在光缆中传输的光信号。那么，不需要载体的信息传递是否存在？在量子世界里，在纠缠光子的帮助下，量子态隐形传输就可以实现这一点。
　　关键词 量子纠缠
　　爱因斯坦称为“幽灵”
　　联合小组成员、清华大学教授彭承志告诉记者，该实验首次证实了在自由空间进行远距离量子态隐形传输的可行性，向全球化量子通信网络的最终实现迈出了重要一步。他预测，今后10年内有望建成覆盖全球的量子通信网络。
　　量子态是指原子、中子、质子等粒子的状态，它可表征粒子的能量、旋转、运动、磁场以及其他的物理特性。曾被爱因斯坦称作幽灵般的超距离作用的“量子纠缠”，指的是在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化，另一个粒子的状态也会立刻发生相应的变化，这就是量子纠缠。
　　彭承志介绍，在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态如同科幻小说中“超时空传送”，在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。
　　关键词 16公里
　　证实穿越大气层可行
　　1997年，奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证；2004年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。
　　2004年开始，潘建伟、彭承志等研究人员开始探索在自由空间信道中实现更远距离的量子通信。在自由空间信道中，光子传输几乎不存在退相干效应，而一旦穿透大气层进入到外层空间，光子的损耗更是接近于零，这使得自由空间信道相比光纤信道在大尺度上具有特别的优势。该小组于2005年在合肥创造了13公里的双向量子纠缠分发世界纪录，同时验证了在外层空间与地球之间分发纠缠光子对的可行性。2007年开始，中国科大-清华大学联合研究小组开始在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道，并取得了一系列关键技术突破，最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子隐形传态，证实了量子隐形传态过程穿越大气层的可行性，为未来基于卫星量子中继的全球化量子通信网奠定了可靠基础。
　　彭承志告诉记者，量子纠缠做为量子信息科学的核心资源，是目前国际上的研究热点，基于量子纠缠的量子态隐形传输是量子计算和量子中继中的基本过程，而16公里这个距离能够等效大气的有效厚度，对于未来实用化全球量子通信网络的建立具有十分重要的意义。这样的自由空间量子通信的前景就是，未来发射卫星上天，利用卫星平台中转实现全球化量子通信。
　　中国科学家在自由空间量子通信方向上的一系列工作引起了国际学术界的广泛关注。英国的《新科学家》(New Scientist)、美国的《今日物理》(Physics Today)等多家学术新闻媒体均对这些工作进行了报道。(综合新华社)
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量子通信(Quantum Teleportation)
　　量子通信又称量子隐形传送，量子通信是由量子态携带信息的方式，它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信是一种全新通信方式，它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。
　　量子隐形传送所传输的是量子信息，它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器，它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于经典，量子因特网具有安全保密特性，可实现多端的分布计算，有效地降低通信复杂度等一系列优点。
　　量子通信与成熟的相比，量子通信具有巨大的优越性，具有保密性强、大容量、远距离传输等特点，是2l世纪国际量子物理和的研究热点。
　　量子通信是利用了光子等粒子的量子纠缠原理。量子信息学告诉人们，在微观世界里，不论两个粒子间距离多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象叫量子纠缠，这一现象被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。科学家认为，这是一种“神奇的力量”，可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。
　　量子态的隐形传输在没有任何载体的携带下，而只是把一对携带信息的纠缠光子分开来，将其一的光子发送到特定的位置，就能准确推测出另一个光子的状态，从而达到“超时空穿越”的和“隔空取物”的。
　　量子态隐形传输就是远距离传输，是在无比奇特的量子世界里，量子呈现的“纠缠”运动状态。该状态的光子如同有“心电感应”，能使需要传输的量子态“超时空穿越”，在一个地方神秘消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方瞬间出现。事实上，纠缠的两个粒子尽管町以在很远的距离上一个影响另一个，但它们无法传递任何信息。以密钥为例，当双方共享同一套密钥时，并没有发生信息的传递双方无法利用密钥做任何事情，直到加密的文本传来，密钥才有意义传送加密文本的速度仍然不可能超过光速。相对论没有失效。量子通信和传统通信的唯一区别在于，量子通信采用了一种新的密钥生成方式，而且密钥不可能被第三方获取。量子通信并不神奇。
　　在建立量子态隐形传输的基础上，科学家又叠加上了“后选择”算法，完成了一种新模型(P—CTCs）。“后选择”算法能够确保某一特定类型的量子信息态进行隐形传输，而将其他量子信息过滤掉。只有经“后选择”法认定传输前后能自相一致的量子信息态，才有资格得到这种“通行证”，进行隐形传输。这种情况下，时间旅行成立的先决条件就是一个自治、不产生矛盾的环境状态。它允许回到过去时空，但禁止一切可能在未来导致悖论产生的行为。
　　量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类：前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。
　　（1）量子通信的可以不通过通信双方之间的空间，从而使通信丝毫不受通过通信双方之间的空间环境的影响，即它是完全抗干扰的；
　　（2）量子通信的线路时延可以为零，即与通信双方之间的距离无关，从而它是最快的通信方式；
　　（3）可以使第三方无法进行干扰和窃听，完全可以只保存于信息的双方处，因此它是保密性最强的通信方式；
　　（4）不存在任何电磁辐射污染，它是完全环保型的。
　　（1）利用量子耦合技术，制备出多粒子的量子耦合态。这种技术目前难以实现；
　　（2）利用，建立意识生物的意识器官（如人脑）之间的某种量子耦合，这种技术目前有可能实现。
　　（1）进一步寻找实现多粒子的量子耦合态的方法和技术；
　　（2）利用目前可行的生物技术实现量子超光速通信。最近有两个小组开始准备类似实验；
　　（3）对人脑的意识识别过程进行深入研究，进而发展更先进的意识识别，并利用生物芯片技术，将人脑的意识识别功能集成于一块微小的生物芯片中，从而研究出真正的量子通信的产品。
杨立峰,刘建新.量子通信简介(A).中国电子商情：科技创新.2013,20
王静端.量子通信的发展前景(A).半导体光电.2002,1
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量子通信的基本原理是什么?
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量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置.按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类.前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发.所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送.从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程：先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品.但是,量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息,这个复制品不可能是完美的.因此长期以来,隐形传送不过是一种幻想而已.\x0d1993年,6位来自不同国家的科学家,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处.其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者.经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息后,就可以制备出原物量子态的完全复制品.该过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身.发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上.在这个方案中,纠缠态的非定域性起着至关重要的作用.量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应.在量子力学中能够以这样的方式制备两个粒子态,在它们之间的关联不能被经典地解释,这样的态称为纠缠态,量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间的非定域非经典的关联.量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信.1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输.这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上.实验中传输的只是表达量子信息的“状态”,作为信息载体的光子本身并不被传输.最近,潘建伟及其合作者在如何提纯高品质的量子纠缠态的研究中又取得了新突破.为了进行远距离的量子态隐形传输,往往需要事先让相距遥远的两地共同拥有最大量子纠缠态.但是,由于存在各种不可避免的环境噪声,量子纠缠态的品质会随着传送距离的增加而变得越来越差.因此,如何提纯高品质的量子纠缠态是目前量子通信研究中的重要课题.近年,国际上许多研究小组都在对这一课题进行研究,并提出了一系列量子纠缠态纯化的理论方案,但是没有一个是能用现有技术实现的.最近潘建伟等人发现了利用现有技术在实验上是可行的量子纠缠态纯化的理论方案,原则上解决了目前在远距离量子通信中的根本问题.这项研究成果受到国际科学界的高度评价,被称为“远距离量子通信研究的一个飞跃”.\x0d参考资料：《科技日报》\x0d量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置.按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类.前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发.所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送.\x0d从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程：先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品.但是,量子力学的不确定性原理不允许精确地提取原物的全部信息,这个复制品不可能是完美的.因此长期以来,隐形传送不过是一种幻想而已.\x0d1993年,6位来自不同国家的科学家,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处.其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者.\x0d经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息后,就可以制备出原物量子态的完全复制品.该过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身.发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上.\x0d在这个方案中,纠缠态的非定域性起着至关重要的作用.量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应.在量子力学中能够以这样的方式制备两个粒子态,在它们之间的关联不能被经典地解释,这样的态称为纠缠态,量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间的非定域非经典的关联.\x0d量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信.\x0d1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输.这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上.\x0d近年,国际上许多研究小组都在对这一课题进行研究,并提出了一系列量子纠缠态纯化的理论方案,但是没有一个是能用现有技术实现的.最近潘建伟等人发现了利用现有技术在实验上是可行的量子纠缠态纯化的理论方案,原则上解决了目前在远距离量子通信中的根本问题.
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扫描下载二维码“量子通信”之二：原理其实很神秘
量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传输的新型通讯方式，是量子论和信息论相结合的产物。量子通信具有绝对安全和高效率等特点，给信息安全带来了革命式的发展，是目前国际量子物理和信息科学的主要研究方向，主要涉及的领域包括：量子隐形传态、量子密码通信等。目前应用发展相对成熟的为量子密码通信。
量子通信的工作原理是利用粒子的量子纠缠效应，将信息加载在粒子状态中，通过传输量子状态实现绝对安全的通信，在通信过程中，粒子并没有被传输。相比于牛顿的经典力学原理，量子通信由于是微观粒子，要理解起来，困难许多。量子纠缠效应，无任粒子相隔多远，当其中一个粒子状态发生变化，另外一个粒子也会发生相应的变化，这有点类似时空穿梭中的“心灵感应”。而且在传输过程中，一旦有人试图窃听，粒子状态也就会相应变化，从而很容易发现信息是否被窃取，在发生窃取破解之后，会自动生成一个全新的随机安全密钥，这些机制和特性，让量子通信具有无可比拟的“绝对安全”。
加密是保障信息安全的重要手段，目前最常用的加密技术是用复杂的数学算法来改变原始信息，这种方法虽然安全性较高，但存在被破译的可能，并非绝对可靠。而量子密码术是利用量子状态来作为信息加密和解密的密钥，具有不可破译性。任何想测算和破译密钥的人，都会因改变量子状态而得到无意义的信息，而信息合法接收者也可以从量子态的改变而知道密钥曾被截获过。示例如图：
传统的通信系统，由通信终端和通信网络组成，如下图所示，图中A、B、C、D四个终端通过传统的通信网络进行通信。其中终端可以是计算机，也可以是电话、传真或智能终端，还可以是是交换机、路由器等通信设备，而其中的通信网络可以是IP网，也可以是PSTN、移动通信网等，传输介质可以是双绞线、铜缆或光纤等。
量子保密通信即是在此系统上附加一套传输和分发密钥的设备，以及加密解密设备，如下图所示，新增三类设备和一套光纤系统，各节点直接通过这套系统即可完成保密通信。
其中“量子密钥分发终端”完成量子密钥的发送和接收，“加解密设备”完成通信数据的加密和解密，“量子路由器”完成密码的交换和分发，“光纤量子信道”完成各个量子密钥分发终端和量子路由器之间的连接，其上承载的即使含有量子信息的光子，光纤量子信道可以利用已经铺设的光纤完成。
这就是简要的量子通信原理及技术，简单中略显神秘！
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