期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
从通信到安全通信,我们为什么需要量子通信?(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】一方面,就是让经典通信变得更安全,信息不会被半路截获;另一方面,量子比特还可以突破经典数字通信的限制,让信息传输变得更高效 。 并且,在日
并且,在日常的宏观世界里,一个物体的速度和位置,一般是可以同时准确测定的。比如,我们要测量一架飞机,雷达就可以把飞机的速度、位置都准确测定。然而,在量子世界,测量却会破坏或改变量子的状态。如果我们把一个量子的位置测准了,它的速度就无法再测准。既然测量量子的状态会出现随机的结果,那么人们自然也无法对一个不知道其状态的量子进行复制。
2016年4月,美国国家科学基金会(NSF)将“量子跃迁-下一代量子革命”列为六大科研前沿之一。2016年8月,NSF对6个跨学科研究团队给予了?1200万美元资助,用于进一步推动量子安全通信技术的发展。2016年9月,NSF发布2017年研究与创新新兴前沿项目(EFRI)的招标文件,着重解决基础工程挑战,开发芯片级的设备和系统,为实用化的量子存储和中继器的研制做准备,目标是实现可扩展的广域量子通信和应用。
在量子纠缠的特性以及量子测量的随机性和不可克隆的特性下,量子通信也就保证了安全。在量子密码共享或量子态传递过程中,如果有人窃听,它的状态就会因窃听(测量)发生改变,密码接收的误码率会明显增加,从而引起发送者和接收者的警觉,而停止该信道的发送。
对于量子隐形传态来说,收发双方同样需要通过经典信道比对测量方式,这样接收方才能做出正确的操作,正确还原出传输的量子比特。量子隐形传态利用的是量子纠缠,这个经典信道的存在使得单纯靠量子纠缠无法传送量子比特,因此超过光速的量子纠缠无法超光速传递信息,这样就不会违反相对论。
可以说,目前,在市场应用不断突破下,天地一体的广域量子网络已经指日可待。
说到底,量子通信的魅力就在于其可以突破现有的经典信息系统的极限,这在缺乏信息安全的当下,是极大的安全感。从理论走向现实应用,量子通信,正在升级信息时代,引发一场关于通信的技术变革。
并且,由于量子具有测量的随机性和不可复制的特性,因此几乎不可能被破译,因为传统通信的密钥都是基于非常复杂的数学算法,只要是通过算法加密的,人们就可以通过计算进行破解。而量子通信则可以做到很安全,不被破译和窃听,这在数学上已经获得了严格的证明。
不过,值得一提的是,量子通信虽然具有革命性的力量,但却并不是为了取代传统通信而生。量子通信和传统通信是两种不同的通信形式,量子通信是为了让传统的数字通信变得更安全。
此外,量子通信还能够应用于信息对抗,改进军用光网信息传输保密性,提高信息保护和信息对抗能力;并能够应用于深海安全通信,为远洋深海安全通信开辟了崭新途径;利用量子隐形传态以及量子通信绝对安全性、超大信道容量、超高通信速率、远距离传输和信息高效率等特点,将建立满足军事特殊需求的军事信息网络,为国防和军事赢得先机。
1989年,IBM公司在实验室中以10bps的传输速率成功实现了世界上第一个量子信息传输实验,虽然传输距离只有短短的32m,但却拉开了量子通信实验的序幕。2003年,美国国防部高级研究计划署在BBN实验室、哈佛大学和波士顿大学之间建立了DAPRA量子通信网络,这也是世界上首个量子密码通信网络。
可以说,作为新一代通信技术,量子通信为信息提供无法被窃听、无法计算破解的绝对安全保障。
图片来源@视觉中国
量子的另一个奇妙特性是量子具有测量的随机性和不可克隆的属性——任何的测量都会破坏量子的本来状态。从测量的随机性来看,在量子力学里,光子可以朝着某个方向进行振动,这就叫作偏振。因为量子叠加,一个光子可以同时处在水平偏振和垂直偏振两个量子状态的叠加态。这时,如果我们拿一个仪器在这两个方向上进行测量,就会发现每次测量都只会得到其中一个结果:要么是水平的,要么是垂直的。测量的结果完全随机。
上世纪中叶,人类以量子力学为基础开始认识和利用微观物理规律,推动产生了激光器、半导体和原子能等具有划时代意义的重大科技突破。进入二十一世纪,量子技术更是与信息技术深度融合,第二次“量子革命”正在到来。
文章来源:《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2022/0926/1552.html
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