量子通信是什么

释义】：量子通信是利用量子力学原理对量子态进行 *** 控的一种通信形式。

目前量子通信分为两种，一种是量子密钥分发；另外一种是量子隐形传态。

1、密钥分发：建立牢不可破的量子密码，从根本上保障我们的通信安全。量子密钥分发以一个个单独的光子作为载体，通过收发双方通过随机测量这些光子，选取共同测量方式的那些测量结果，就会形成一组量子密钥。如果中间有人窃听，收发双方的测量错误会瞬间上升，马上就会察觉有窃听的存在。所以一组成功生成的量子密钥一定是排除了一切窃听的绝对安全的密钥，用它加密的信息也是不可破译的。

2、量子隐形传态：利用量子纠缠用来传输量子信息的最基本单位——量子比特。两个处于纠缠态的粒子A和B，不论它们分开多远，我们把其中一个粒子（A）和携带想要传输的量子比特的粒子（C）一起测量一下，C的量子比特马上消失，但是B就马上携带上了C之前携带的量子比特。根据量子力学“不确定性原理”，处于纠缠态的两个粒子，在被观测前，其状态是不确定的，如果对其中一粒子进行观测，在确定其状态的同时（比如为上旋），另一粒子的状态瞬间也会被确定（下旋）。

量子：一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位。而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是离散的，而不是连续地任意取值。例如，在原子中，电子的能量是可量子化的。这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。

问题一：如何用通俗语言解释什么是量子通信 比方说，中国要发送情报给美国，于是派了一个信使乘飞机过去。这个信使从一盒扑克里随机抽取了一部分纸牌带在身上。（可以认为信使带的扑克和剩下的扑克处于纠缠态，因为只要查看一方就能知道另一方，但如果不查看扑克，扑克的状态就是随机的。）

等信使到了美国，然后联系中国说“我到了，请发信息过来吧”，于是中国一方用那盒扑克里剩下的纸牌做密钥把情报加密，发送过去。在信使查看纸牌前，谁也不知道纸的状态，但当他一打开纸牌（塌缩），他同时也就知道了中国那边纸牌的内容，也就是密钥。这样情报接收方便可以解密收到的信息，获得情报。

在这个过程中，如果有第三方进行破坏，比如在半路抢走信使的扑克牌（密钥），或者对通信进行侦听，他都无法得到情报的内容。

整个通信过程中并不存在瞬间（超光速）传输，也不存在一方拨动某个东西另一方也会跟着变化这种事情。实现量子通信的难点仅仅在于信使的传递。

问题二：谁能简单解释下什么叫量子通信 10分 量子通信是加密概念，而不是传输概念，更不是什么超光速通信。

举一个简单的例子来说明。

假设你有两个朋友，一个在广州，一个在北京，你自己则在中间的上海。你们三个人事先说好，你会随机给这两个朋友中的一个人寄一个苹果，另一个人寄一根香蕉。

那么当你的广州朋友收到苹果时，他会瞬间知道你给你的北京朋友送的是香蕉。

在你广州朋友打开盒子看到苹果的那一个瞬间，确实是以比光速还要快的速度获得了关于你北京朋友收到了香蕉的这个信息，但这个“信息”并非实际存在的信息，甚至接收到第一个信号还要依靠传统的邮寄运输模式。

当然真正的量子通信要远比两个水果复杂得多，但本质完全一样，量子通信从来不是超光速传递信息，而是无论采取何种方式都必须依靠经典通信技术参与，所以更无“颠覆”一说。

量子通信区别于经典通信，实质上是量子的“不可破解性”。比如上个例子中的“苹果”和“香蕉”，可以看成是两个纠缠起来了的量子，一个人拿到了其中一个，就可以判断出另一个。

但如果不知道“苹果”和“香蕉”的纠缠关系，哪怕截获了整个苹果，也猜不出另一方收到的是什么水果。

在现实应用里当然没有两个水果那么简单，“苹果”会变成一个无穷复杂的量子，那么能和其对应的“香蕉”，就是另一个无穷复杂的唯一量子，两个量子就是“纠缠态”，所以量子通信里量子的用途，最终是保密而不是传输。

问题三：量子通信的实质是什么呀？ 量子通信实际上是一种对于通信地保密性的传输，是一种在理论上可以保证通信绝对安全的一种通信方式。。。

量子通信与光通信的区别在于在通信中用的光的强度是不同的。。。首先光通信一般用的都是强光，通过偏振或相位等等的调制方式来实现的。。。而量子通信讨论的是光子级别的很弱的光（或者不能叫做光了），通过对光子态的调制（其实也是偏振和相位等等一些方法），但是主要利用了光子的特性，量子态不可克隆原理和海森堡不确定性关系。这是区别于光通信的重点

问题四：量子通讯技术是什么，用通俗的语言概述一下 ，本人没学物理 对应两个量子之间有纠缠效应，即当一个量子受到作用时，另一个量子也会马上有相应反应，具体原因尚未明确。量子通信技术就是利用这种效应瞬间传递信息。

问题五：量子通信到底是什么鬼 你可以看一看一本科普书，叫量子纠缠。

问题六：什么是“量子信息”,“量子通信”,“量子计算”? 量子信息(quantum information) 是关于量子系统“状态”所带有的物理信息。 量子通讯（Quantum Teleportation） 是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。 量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。

问题七：说说量子通信的原理及其意义 量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通信是20世纪80年代开始发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，21世纪初，这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。

量子通信又称量子隐形传送（QuantumTeleportation），“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。量子通信是由量子态携带信息的通信方式，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。按照常理，信息的传播需要载体，而量子通信是不需要载体的信息传递。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（如：原子），制造出原物完美的复制品。

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。相比于经典因特网，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。

量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科，与成熟的通信技术相比，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21世纪国际量子物理和信息科学的研究热点。

2 研究历史

1982年，法国物理学家艾伦・爱斯派克特（AlainAspect）和他的小组成功地完成了一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”（quantumentanglement）的现象确实存在，这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。从笛卡儿、伽利略、牛顿以来，西方科学界主流思想认为，宇宙的组成部份相互独立，它们之间的相互作用受到时空的限制（即是局域化的）。量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵――超距作用（spookyactioninadistance）的存在，它证实了任何两种物质之间，不管距离多远，都有可能相互影响，不受四维时空的约束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。

在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信（QuantumTeleportation）的概念。量子通信概念的提出，使爱因斯坦的“幽灵

（Spooky）”――量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。1993年，在贝内特提出量子通信概念以后，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案，即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，这就是量子通信最初的基本方案。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。...>>

问题八：量子通信是什么原理？求通俗解释一下。它和普通的通讯方式有什么优点。。。。 20分 量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。

经典通信较光量子通信相比，其安全性和高效性都无法与之相提并论。安全性-量子通信绝不会泄密，其一体现在量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥，因此无法破解信息其二，分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，其中一个粒子的量子态发生变化，另外一方的量子态就会随之立刻变化，并且根据量子理论，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起其坍塌，因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏，并非原有信息。

问题九：量子通信究竟是个什么高大上的玩意儿 量子通信:是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，它是新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新研究领域，其主要涉及量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，该学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性，不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，而且逐渐走进人们的日常生活。

问题十：什么是量子通信？量子通信技术是什么意思 量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。

这意味着由我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射，除了用这枚卫星进行一些科学实验外，还将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。这也将是跨度最大、史上最安全的通信网络。

提到“量子”一词，大多数人想到的可能是玄之又玄的量子物理，以及爱因斯坦那句著名的“上帝不掷骰子”的断言。在我们的过往印象中，量子物理经常与“不确定性”、“测不准”等词汇联系在一起，然而我们又知道，通信最重要的就是稳定、安全、可靠。那么，量子与通信，表面上互相矛盾的两个东西是如何联系到一起的呢？要了解这一点，我们还是先从传统通信为什么需要“量子”说起吧。

传统通信的局限性

众所周知，密码这东西现在已经充斥了我们的生活。像网购转账、登陆微信，甚至在我们看不见的信息传输途中，都需要用到密码，因为它能保证通信和交易的安全。不过，有了加密，就有破解密码的人，这对死敌的角力始终贯穿在我们整个通信的 历史 中。尤其在战争年代，解密的成功与否甚至足以影响最终的战局。在二战期间，美军正是因为破解了日军电报的加密方式，从而掌握日军高层的行踪，最终成功击杀了其海军总司令山本五十六，为太平洋战争的获胜奠定了基础。除此之外，直接窃听和截获信息也是很常见的泄密方式。如电影《窃听风云》讲述的正是通过窃听他人通信而发生的一系列故事。

人们一直在想，是否存在一种安全传输信息的方法呢？我们可以总结一下，“使通信保密”的思路其实有两种。一种是物理加密，比如在A和B之间拉一条专线，专线中间布满岗哨，任何想截获信息的间谍必须在光缆上做手脚才能窃听，而这必然会被哨兵拿下。在这种确保安全的信道中，我们甚至无需对信息加密，直接用明文交换信息就可以了。但是，用物理隔离的方法终究不现实，它的效率低，成本高，距离有限，只有少数重要且有条件的岗位才用得起这种方式。

另一种是信息加密，就是把封装信息加上密码后通过公共信道传递，这相当于把它放在一个带锁的小箱子里进行运输，沿途就算被人截留了也没关系，因为只有对面拿到钥匙的人才能打开箱子，从而获取信息，这种做法就是我们目前常用的传统加密方式。

只是现有的密码体系还是通过增加计算复杂性来保证安全。例如应用最广泛的密码算法RSA，用的是两个非常大的质数的乘积来建立密钥。众所周知，对于两个大质数乘积进行因式分解，除暴力穷举外并无更好的方式。资料显示，用现有最快的传统计算机对一个500位的RSA密钥进行穷举破解，耗时将达到百亿年——几乎等于不可破解。

但从理论上讲，只要有足够先进的计算机，任何有限长度的密码都可以被破译。随着计算机技术更新迭代，接下来可能出现更快更强的计算机，比如研发中的量子计算机等。在那时候，如果无法升级出对应的加密方式，那么原有的密码将不再安全，金融系统和个人隐私等领域都将彻底陷入混乱。

面对未来可能出现的困境，人们需要找出新的加密手段。此时，量子物理的发展为人们带来了新的思路。

从量子货币到量子保密通信

20世纪初，量子物理学取得了长足发展。在物理学家不断刷新对量子力学认知的同时，当时的密码学家忽然意识到一个问题：利用量子不可分割、不可复制的特性，人类是否有可能发展出一种永不陷落的安全体系？

20世纪60年代末，美国哥伦比亚大学的斯蒂芬·威斯纳（Stephen Wiesner）提出了在今天看来仍十分超前的量子货币概念。量子货币的理论基础是“海森堡不确定性原理”及其推论“不可克隆定理”。用通俗的话解释，他打算在钞票上放置“囚禁”光子的装置，通过检测光子独一无二的偏振方向来验证钞票真伪。这种做法在理论上确实可以制造出不可伪造的钞票，然而它的缺点也一目了然——验证真伪所需要付出的代价太高，成本比钞票本身的面额还大得多。威斯纳的想法最终被认定为过于超前，多家学术期刊拒绝了他的论文。

前面说到，量子有两项特性，一个是不可分割，一个是不可复制。本内特指出，因为光量子具有不可分割性，所以在单光子发射的情况下，窃听者不可能采用将光子分成两半，一半用于获得密钥，一半传输给接收方的方式来避免被发现。与此同时，因为光量子是无法准确被测量的，所以不能被窃听者复制。换句话说，窃听者无法通过准确测量光子，克隆出一个一模一样的量子来获取信息。也就是说，在量子通信的范畴内，只要窃听者窃取信息就必定会被发现，这是它相较传统通信技术的一大改变。

1997年，奥地利科学家安东·蔡林格（Anton Zeilinger）在室内首次完成了量子隐形传态的原理性实验验证，成为量子信息实验领域的经典之作。当时，中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟正在奥地利留学，跟随导师蔡林格参与了整个实验。回国后，潘建伟在中国科学技术大学组建了量子信息实验室，经十余年耕耘，目前，潘建伟团队已成为世界范围内量子信息实验领域的领头羊。这次上天的“墨子号”卫星正是这个团队的最新杰作。

量子通信是如何实现的？

说了这么多，那么量子通信到底是如何实现的呢？在解释前，我们首先要清楚两个概念。

第一个概念是光的偏振。我们知道光具有波动性，也就是光在传播过程中，是一边振动，一边往前走，振动可以是空间内垂直于传播方向的任意方向。但是我们可以在中途加一个偏光器，让振动方向垂直偏光器的光才能通过。这样一来，通过的光亮度会大大减弱，从而减少眼睛的负担，这个技术在太阳眼镜、电脑显示器和照相机中都有应用。

第二个概念是基底，就是空间维度的轴。在二维空间上，它是X和Y，在三维空间则是X、Y、Z这三轴。让我们试着在脑内构建两个不同的基底，一个是水平X轴、垂直Y轴的水平垂直基底，另一个是倾斜45°，呈X形状的斜45°基底。我们把这两组基底想象成偏振器，那么当一束光通过某个基底后，只有这个方向偏振的光子被保留下来，也就是说这个光子的偏振状态是唯一的。好比一根绳子穿过篱笆，抓住一头上下甩动，篱笆对于绳子就像“透明”的，不会干扰绳子摆动，但如果你左右摆动，绳子的波就被篱笆阻挡了。

明确了这两个概念后，我们来看如何实现从A到B的密钥传输。

首先，发信人A用水平垂直基底和斜45°基底对光子进行制备，并对制备后的偏振状态进行赋值。比如分别把他们在X轴偏振的光子记为1，Y轴偏振的记为0。也就是说，从水平垂直基底上筛出的光子，如果偏振状态表现出是0°，则代表二进制数1；如果是90°，则代表二进制数0。另一种基底也是同样道理。

之后，A随机选择一批具有一定偏振状态的光子，通过正常的信道逐个发送给收信人B。此时，光子的赋值可以记作一个长度为N的二进制串。B在接收到A的光子后，随机选择一种基底进行测量。如果B和A选择的是一样的基底，那么测出来的结果就会跟A的赋值一样。如果选错了基底，光子就会无法通过，从而呈现出完全随机的表现。因为只有0和1这两种赋值，所以在这种情况下，错误率是50%。

随机脉冲序列密匙

在这之后，B把测量结果通过其他信道，比如公开打电话之类的，跟A进行核对。他不需要告诉A具体收到什么结果，只要告诉A他选取了什么基底就足够了。这样就能剔除错误结果，保留正确的结果，从而形成长度为M（M<n）的二进制串，成为原始密钥。<span="" style="box-sizing: border-box"></n）的二进制串，成为原始密钥。<>

这时，A已经知道B测量光子用的基底序列，那么他再次发送随机脉冲序列时立刻就知道B的哪些是对的，哪些是错的。于是每次A给B发随机脉冲时，同时附上一份对错序列表。B收到脉冲以后，用对错表跟自己的测量结果进行比对。这样一来，他就知道哪几位上的数字是对的，从而获得正确的密钥。

那么，问题来了，为什么对于这样的通信，旁人无法窃听？我们可以试着罗列出不同的可能性。

首先，如果选择在A传送光子时进行窃听，那么必然要对光子进行测量，由于A对基底的选择是随机的，窃听者不可能正好跟A选择一样的一组基底，假设有两组基底作为备选，每一次选择正确的概率只有1/2，如果这个基底序列达到20位，那就是1/2的20次方，序列越长，正确率越低，窃听者从而无法获得正确的密钥。

同时，由于窃听者对光子进行了观测，根据量子物理的理论，这种行为会干涉它的状态，从而导致它的偏振发生改变。B收到光子后，跟A进行核对，发现错误率明显提高了。说明中途肯定被别人窃听了，所以这条信道就不安全了，二者将停止通信。

如果是直接截获并克隆A和B之间的信息传输，然后慢慢研究呢？很抱歉，这也是不可能的。从“克隆”的意义上说，要想精确地复制一个物品，首先就要测量这个物品的所有信息。然而，对一个遵循量子规律的系统，我们不可能同时精确测量它的所有物理量，因为根据“海森堡测不准原理”，在同一时刻，不可能以相同精度测定量子的位置与动量，我们只能精确测定两者之一。那么，窃听者就算截获了A发送的光子，也无法完美复制出一个一模一样的给B，这样同样会导致窃听暴露。

即便窃听到了B的基底测量序列，并获得了A发送的对错表——这是有可能的，毕竟这些两步沟通都是通过经典信道完成——可窃听者也无法知道B的测量结果是什么。即便获得了B的测量结果，但正式通信时，窃听者也只有把光子拦截下来，再对照A的对错表才能知道密钥是什么。但这样一来，B就收不到光子了，窃听行为同样会暴露。

在这种情况下，由于光子是逐个发送的，一旦发现有一个光子失联，B可以随时中止通信，让窃听者收不到后面的信息，从而无功而返。

由此可见，从理论上讲，量子保密通信可以保证信道的绝对安全，不仅不易被窃听到信息，并且即使有人窃听的话，也可以在第一时间发觉，进而及时中断通信。由于它的这种高保密性的特点，量子通信有望应用到各种高密级的远程会议中。

量子通信的未来

当然，理论上绝对安全的量子保密通信，在实际应用中也存在漏洞，因为在单光子传送过程中会有噪音干扰，不存在理想状态那种绝对干净的信道。所以A必须发送多个携带相同信息的光子脉冲序列给B，保证他能够接收到其中一条。这时，窃听者可以伪装成噪音，截获其中一条，再按照之前提到的思路，从公共信道窃取B的基底序列和A的对错表，对照之后，一样可以获得正确的信息。但这里面涉及到了密码学中的降噪、诱骗态方案等问题，已经不属于量子通信本身的范畴，它需要我们通过其他方面的努力去克服，比如建设更好的信道等，在这里就不展开阐述了。

由于量子保密通信本身具有超高安全性的特点，它最适合的应用就是在军事需求方面，因此在研究初期，它得到我国国防经费的大力投入，在研究实力方面，军方的量子通信技术一向是最高的。

现在，随着技术的成熟，量子通信开始向民用领域拓展，实现科学技术转化成生产力。日前发布的《2016~2020年中国量子通信行业深度调研及投资前景预测报告》指出，量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域有重大的应用价值和前景，不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信，还可用于涉及秘密数据和票据的电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政以及企业云存储、数据中心等领域，而技术相对成熟，未来市场容量极大。这份报告为我们勾画出未来量子通信应用的蓝图。

在这幅未来图景中，随着“墨子号”的顺利发射，我国对量子通信技术的应用即将进入新阶段。“墨子号”将首次实现卫星和地面间量子通信，初步构建我国广域量子通信系统，并推动量子通信在广域网无线加密中的发展。与此同时，陆地上的量子保密通信也在逐步走入产业化阶段，正在进行中的项目包括下半年即将完工并开通的“京沪干线”，以及沪杭量子通信干线，陆家嘴量子通信金融网、乌镇量子通信城域网等。

而且根据规划，在“墨子号”发射成功后，我国还将发射多颗卫星，于2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子通信，届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右，我国有望建成全球化广域量子通信网络。

届时，这个天地一体的量子通信网络将代替传统加密方法，成为新的信息卫士，渗透到各个领域之中，默默守护我们的信息安全和个人隐私。

---