量子通信原理与详解：揭秘前沿科技通信方式

量子通信，一种全新的通信技术，正逐渐走进我们的生活。它像一道神秘的桥梁，将量子态从一个地方传送到另一个地方，保护着我们的信息安全。
首先，让我们了解量子通信的广义定义。它是指利用量子态的特性，将信息从一个地方传送到另一个地方。这里涉及到量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分配。而狭义上，我们所说的量子通信，实际上只指的是量子密钥分配或者基于量子密钥分配的安全保密通信。
通俗地来说，量子密钥分配就是利用量子态的“脆弱”特性来保护我们的秘密信息。它的工作原理是，利用量子态荷载信息，使得窃听者无法获取真正的信息。这样一来，我们就可以在通信过程中，确保信息的安全。
那么，量子通信有什么优势呢？首先，它可以在单光子的能量水平上工作，需要分辨光子多种自由度的状态，这使得它具有很高的安全性。与经典光通信相比，量子通信只需要分辨光子的能量大小，并且适当提高信号能量来对抗环境噪声。这使得量子通信在提高通信安全性的同时，还可以降低通信的能量损耗，提高信道传输容量，扩充网络的地址资源。
接下来，让我们了解一下量子态隐形传输。它的基本思想是将原物的信息分为经典信息和量子信息两部分，通过经典通道和量子通道传送给接收者。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。这种传输方式就像科幻电影中的传送门一样神奇。
此外，量子通信还可以实现量子纠缠交换。通过纠缠交换，我们可以将两个原本毫无联系的粒子纠缠起来，建立量子关联。这些概念将在后面详细介绍。
虽然量子通信听起来有些神秘，但它的应用前景非常广阔。目前，实用的量子通信技术都基于量子密钥分配。这种技术利用量子态产生经典密钥，再由经典的私钥加密系统加密。量子通信的安全性保障了密钥的安全性，从而保证加密后的信息是安全的。
总之，量子通信作为一种全新的通信技术，具有广泛的应用前景。它不仅可以提高通信安全性，降低通信能量损耗，还可以扩充网络的地址资源。在不久的将来，量子通信技术将逐渐走进我们的生活，为我们的生活带来更多便利和安全。

广义地说，量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方，它的内容包含量子隐形传态，量子纠缠交换和量子密钥分配。狭义地说，我们谈到量子通信时，实际上只是指量子密钥分配或者基于量子密钥分配的安全保密通信。 通俗地说，量子密钥分配是利用脆弱的量

广义地说，量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方，它的内容包含量子隐形传态，量子纠缠交换和量子密钥分配。狭义地说，我们谈到量子通信时，实际上只是指量子密钥分配或者基于量子密钥分配的安全保密通信。

通俗地说，量子密钥分配是利用“脆弱”的量子态荷载信息，从而保护秘密信息不被窃听。由此可见一斑，量子通信其实是一种非常精巧的通信“艺术”；它工作在 单光子的能量水平上，需要分辨光子多种自由度的状态，还需要尽力抵御环境带来的损耗和干扰；而经典光通信则基本上只需要分辨由许许多多光子组成的光信号的 能量大小，并且适当地提高信号能量对抗环境噪声就可以了。像量子通信这样纤巧的艺术，当然不止可以提高通信安全性。现在人们已认识到，量子通信（不仅仅指量子密钥分配）还可以降低通信的能量损耗，提高信道传输容量，扩充网络的地址资源。这些优点每一项对于未来的通信都是十分重要的，因此欧洲和日本都已将量子通信纳入新一代通信网络的开发进程之中。

量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。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；而量子通道是指可以保持量子态的量子特性的传输通道。（比如 说，保偏光纤对于光子的量子偏振态就是一种量子通道。但在隐形传态中，量子通道的角色是由双方共享的量子纠缠态担任的。）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。

当隐形传输的量子态是一个纠缠态时，隐形传输就变成了量子纠缠交换。利用纠缠交换，可以将两个原本毫无联系的粒子纠缠起来，在它们之间建立量子关联。关于纠缠和量子关联这些概念，我们将在后面介绍。

隐形传态和纠缠交换可以把物体的量子信息在瞬间精确无误地传送到遥远的地方，这看起来很像科幻电影中的瞬时传送，或者电子游戏中的传送门之类的神奇功能。 当然，在我们能够把生命完全分解成量子信息和经典信息，并建立足够多的纠缠资源之前，传送门还只是个美好的幻想。不过，隐形传态和纠缠交换并不仅仅是一个 用来憧憬美好幻想的奇妙现象，利用它们可以实现超远距离的量子密钥分配，为全球范围的通信加上一把安全的“量子锁”。

现在，实用的量子通信技术都基于量子密钥分配（Quantum Key Distribution），也就是说仅使用量子态产生经典密钥，需要传递的经典信息则根据这个密钥由经典的私钥加密系统加密。量子通信的安全性保障了密 钥的安全性，从而保证加密后的信息是安全的。不用量子通信的方式传递全部经典信息的原因是：在目前和可以预见的未来，这样做的成本都太昂贵，并且可能反而 效率低下、不够安全。因此，人们决定只利用量子通信来产生密钥，以便提高效率。量子密钥分配还有一个好处——不需要大面积地改造现有的通信设备和线路。

量子密钥分配突破了传统加密方法的束缚，以量子状态作为密钥具有不可复制性，具有理论上的“无条件安全性”。任何截获或测试量子密钥的操作，都会改变量子 状态。这样，截获者得到的只是无意义的信息，而信息的合法接收者也可以从量子态的改变，知道密钥曾被截取过。最重要的是，与经典的公钥密码体系不同，即使 实用的量子计算机出现甚至得到普及，量子密钥分配仍是安全的。

无论你理解还是不理解量子通信的原理和技术，不远的未来里，在你尚未意识到时，你和他人的交互可能早已依赖于量子通信技术的支持；正如在今天，普通用户也 完全不曾并且不需了解web网页、email系统终端等各种网络应用系统它们直观简单界面之后隐藏的万维互联网——那个已成长得如此巨大、复杂而不可思议 的光与电的混沌。 (责任编辑：admin)