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量子通信原理介紹

時間:2016-07-19 22:57:32來源:原創(chuàng) 作者:admin 點擊:次
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量子通信原理介紹    <<版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www.4811775.com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正�！�


量子通信最近是一個很熱門的話題，全球首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”擬于2016年8月中旬在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心擇機(jī)發(fā)射。成功發(fā)射，中國將成為全球第一個實現(xiàn)衛(wèi)星和地面量子通信的國家，所謂量子通信是指量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式，是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。

 　　量子通信系統(tǒng)的基本部件量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則于量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)。所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種“”的信息傳送。從物理學(xué)角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的信息，然后將這些信息傳送到接收地點，接收者依據(jù)這些信息，選取與構(gòu)成原物的基本單元，制造出原物完美的復(fù)制品。但是，量子力學(xué)的不確定性原理不允許精確地提取原物的信息，復(fù)制品不是完美的。長期以來，隱形傳送不過是一種幻想而已。    <<版權(quán)聲明：本文由容源電子網(wǎng)（www.4811775.com）整理提供，部分內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵犯到你的權(quán)利請與我們聯(lián)系更正�！�


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　　1993年，6位來自不同國家的科學(xué)家，提出了經(jīng)典與量子相結(jié)合的方法實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方案：將某個粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態(tài)上，而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，分別經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送給接收者。經(jīng)典信息是發(fā)送者對原物進(jìn)行某種測量而獲得的，量子信息是發(fā)送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態(tài)的復(fù)制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態(tài)，而不是原物本身。發(fā)送者甚至可以對量子態(tài)一無所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態(tài)上。在方案中，糾纏態(tài)的非定域性起著至關(guān)重要的作用。量子力學(xué)是非定域的理論，這一點已被違背貝爾不等式的實驗結(jié)果所證實，，量子力學(xué)展現(xiàn)出許多反直觀的效應(yīng)。在量子力學(xué)中以這樣的方式制備兩個粒子態(tài)，在的關(guān)聯(lián)不能被經(jīng)典地解釋，這樣的態(tài)稱為糾纏態(tài)，量子糾纏指的是兩個或多個量子系統(tǒng)的非定域非經(jīng)典的關(guān)聯(lián)。

 

 

量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識與揭示自然界的神秘規(guī)律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)信息載體，通過量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實現(xiàn)原則上不可破譯的量子保密通信。1997年，在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“”，信息載體的光子本身并不被傳輸。最近，潘建偉合作者在如何提純高品質(zhì)的量子糾纏態(tài)的研究中又取得了新突破。進(jìn)行遠(yuǎn)距離的量子態(tài)隱形傳輸，往往事先讓相距遙遠(yuǎn)的兩地共同擁有最大量子糾纏態(tài)。但是，存在各種不可避免的環(huán)境噪聲，量子糾纏態(tài)的品質(zhì)會隨著傳送距離的而變得越來越差。，如何提純高品質(zhì)的量子糾纏態(tài)是目前量子通信研究中的重要課題。

 

近年，國際上許多研究小組都在對這一課題進(jìn)行研究，并提出了一系列量子糾纏態(tài)純化的理論方案，但是沒有一個是能用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的。最近潘建偉等人發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)在實驗上是可行的量子糾纏態(tài)純化的理論方案，原則上了目前在遠(yuǎn)距離量子通信中的根本問題。這項研究成果受到國際科學(xué)界的高度評價，被稱為“遠(yuǎn)距離量子通信研究的一個飛躍”。

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