量子通信現(xiàn)狀與展望

謝 臻

（中國鐵塔股份有限公司蘇州市分公司，蘇州 215000）

1 引言

近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對于通信的需求越來越多，尤其是在速度和安全方面，而量子通信技術(shù)就可以很好地解決傳統(tǒng)通信方式存在的問題，不斷滿足人們生產(chǎn)和生活的需要。

2 關(guān)于量子通信的概述

2.1 量子通信的定義

量子通信主要是指一種新型的通訊方式，其主要是通過對量子糾纏效應(yīng)展開信息傳遞工作，量子通信是信息論和量子論相結(jié)合的領(lǐng)域交叉研究結(jié)果，是近幾年才開始發(fā)展的新型學(xué)科，其中量子密集編碼、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)以及量子密碼通信是量子通信的三項(xiàng)主要內(nèi)容，隨著相關(guān)研究的不斷深入，量子通信也逐漸從理論化轉(zhuǎn)為實(shí)驗(yàn)化，并且朝著應(yīng)用化的方向發(fā)展[1]。

2.2 量子通信的提出

相關(guān)研究人員首先是對微觀粒子之間的量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行了研究和證實(shí)，這才有了之后一切相關(guān)理論提出的可能性，在量子糾纏理論的基礎(chǔ)之上，美國科學(xué)家提出了量子通信的概念，概念指出量子可以攜帶信息進(jìn)行傳遞，然后在這個基礎(chǔ)上相關(guān)人員又提出了將量子和經(jīng)典相結(jié)合，提出了量子隱形傳遞的思想，并且最終提出了量子的保密傳輸，這給量子通信的絕對安全性帶來了很大的保障[2]。

2.3 量子通信的特點(diǎn)

量子通信具有很多特點(diǎn)，其中與傳統(tǒng)的通信方式相較，量子通信最大的優(yōu)勢就是絕對安全和高效率性，首先傳統(tǒng)通信方式在安全性方面就有很多缺陷，量子通信會將信息進(jìn)行加密傳輸，在這個過程中密鑰不是一定的，充滿隨機(jī)性，即使被相關(guān)人員截獲，也不容易獲取真實(shí)信息，另外量子通信還有較強(qiáng)的抗干擾能力、很好的隱蔽性能、較低的噪音比需要以及廣泛應(yīng)用的可能性[3]。

2.4 量子通信與光量子通信

量子通信和光量子通信有著很大的不同，光量子通信是將量子糾纏態(tài)的理論作為基礎(chǔ)，主要是通過量子隱形傳態(tài)的方式進(jìn)行信息傳輸工作，在具體的應(yīng)用過程中，只要是處于糾纏狀態(tài)下的兩個粒子，不會受到空間的限制，一個變化就會引起另一個發(fā)生變化，量子通信和光量子通信在原理上有所不同，因此在實(shí)際的應(yīng)用和效果上也有一些差別[4]。

2.5 量子通信的具體內(nèi)容

在量子通信技術(shù)的內(nèi)部，存在一個量子通信系統(tǒng)，在該系統(tǒng)內(nèi)部，相關(guān)人員將傳輸信息的類型分成量子和經(jīng)典兩種類型，當(dāng)傳輸?shù)男畔⑹墙?jīng)典的時候，相關(guān)人員就可以將其應(yīng)用于量子的密鑰傳輸過程中，當(dāng)傳輸?shù)男畔⑹橇孔拥臅r候，相關(guān)人員就能夠?qū)崿F(xiàn)量子的隱形傳態(tài)以及量子糾纏的分發(fā)，在這個過程中相關(guān)人員可以實(shí)現(xiàn)量子在無實(shí)物的狀態(tài)下進(jìn)行信息的傳輸[5]。

3 關(guān)于量子通信現(xiàn)狀的概述

3.1 量子通信的技術(shù)研究現(xiàn)狀

量子通信技術(shù)的研究逐漸成為國內(nèi)外的熱門研究項(xiàng)目，一方面國外在很早就展開了量子通信的研究，擁有深厚的發(fā)展基礎(chǔ)，與此同時也取得了很多成就，其中的物理學(xué)家安頓指出了太空到地球的量子通信技術(shù)的可行性，并且將要創(chuàng)造出一個全球范圍內(nèi)的量子通信網(wǎng)絡(luò)；另一方面，我國對于量子通信的研究起步較晚，但是也有了一定的進(jìn)步，一些科研團(tuán)隊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)[6]。

3.2 量子通信的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

量子通信又具備的絕對安全性使其得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，尤其是在涉及國家信息安全等十分重要的工作中，發(fā)揮著不可忽視的作用，在06年我國的量子通信由研究轉(zhuǎn)向應(yīng)用，09年潘建偉的團(tuán)隊首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)時語音量子保密通信，其應(yīng)用方面也越來越廣泛。

3.3 量子通信的現(xiàn)有問題

量子通信在實(shí)現(xiàn)高效率和絕對安全傳輸?shù)倪^程中，存儲問題也逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，相關(guān)人員就實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的長程量子通信展開研究，通過量子糾纏交換、量子存儲技術(shù)以及純化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，然后一直推動量子通信技術(shù)存儲的新發(fā)展。

4 關(guān)于量子通信發(fā)展趨勢的概述

4.1 量子通信的產(chǎn)業(yè)化趨勢

量子通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢，在量子通信技術(shù)處于研究的過程中，相關(guān)的研究與應(yīng)用中心已經(jīng)建設(shè)完成，為其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程起到了推動作用，當(dāng)前的量子通信技術(shù)逐漸成為現(xiàn)代通信產(chǎn)業(yè)的一部分。

4.2 量子通信的安全性問題

量子通信的安全性是任何一種通信方式都無法超越的，在量子通信的研究過程中，廣域通信密鑰的生成與分發(fā)是主要的發(fā)展方向，與此同時相關(guān)人員還將建立廣域嚴(yán)格安全通信專網(wǎng)作為發(fā)展方向，在安全問題上不斷進(jìn)步。

5 結(jié)束語

文章將量子通信的現(xiàn)狀與發(fā)展方向作為敘述的主要內(nèi)容，首先對當(dāng)前的相關(guān)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了簡單地介紹，其次針對量子通信展開詳細(xì)描述，其中包括量子通信的定義、提出、特點(diǎn)、光量子通信以及具體內(nèi)容等方面，然后將目光聚焦于量子通信的現(xiàn)狀，明確分析了量子通信的技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀以及現(xiàn)有的一些問題，最后將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到量子通信的發(fā)展趨勢上，分別從量子通信發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化趨勢和安全性問題兩方面展開研究，希望能夠推動量子通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。