量子領(lǐng)域的量子估算、量子通訊、量子偵測等技術(shù)持續(xù)突破，成為各國角逐的前沿領(lǐng)域。非常是作為新一代通訊技術(shù)，量子通訊基于量子信息傳輸?shù)母咝Ш徒^對安全性，成為近些年來國際科研競爭中的焦點領(lǐng)域之一。
一、量子通訊：劃時代的嶄新技術(shù)
步入21世紀(jì)，隨著世界電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)正式達到數(shù)學(xué)極限，以量子效應(yīng)為基礎(chǔ)的量子通訊將成為推動未來科技發(fā)展的重要領(lǐng)域。
量子通訊（）是指借助量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型的通信方法。量子通訊是近20年發(fā)展上去的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。量子通訊主要涉及：量子密碼通訊、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等，這門學(xué)科已逐漸從理論邁向?qū)嶒灒⑾驅(qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日漸遭到人們的關(guān)注。基于量子熱學(xué)的基本原理，量子通訊具有高效率和絕對安全等特征，并因而成為國際上量子化學(xué)和信息科學(xué)的研究熱點。量子通訊系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子檢測裝置。按其所傳輸?shù)男畔⑹蔷溥€是量子而分為兩類。后者主要用于量子秘鑰的傳輸，前者則可用于量子隱型傳送和量子糾纏的分發(fā)。
量子是對原子、電子、光子等不可再分的物質(zhì)基本單元的合稱。在量子世界中存在一種類似“心電感應(yīng)”的現(xiàn)象，即一般所說的“量子糾纏”。所謂量子糾纏，是指微觀世界里有共同來源的兩個微觀粒子之間存在著糾纏關(guān)系，不管它們離多遠，只要一個粒子狀態(tài)發(fā)生變化，能夠立刻使另一個粒子狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)變化。也就是說兩個處于糾纏狀態(tài)的粒子無論相距多遠，都能“感應(yīng)”對方狀態(tài)。打個比方說，甲乙二人身處兩地，分別拿一個具有糾纏關(guān)系的光子，甲對這個光子進行某種操作，它會發(fā)生一些變化，這時乙手中的光子也會發(fā)生同樣的變化。量子態(tài)隱型傳輸就是指借助量子糾纏技術(shù)，利用衛(wèi)星網(wǎng)路、光纖網(wǎng)路等精典信道，傳輸量子態(tài)攜帶的量子信息。量子態(tài)隱型傳輸很像懸疑小說中描畫的“超時空穿越”：外星人在一個地方神秘地消失，不須要任何載體的攜帶，又在另一個地方神秘地頓時出現(xiàn)。通常意義上講量子通訊是借助量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型的通訊方法。從數(shù)學(xué)學(xué)上講，量子通訊是在數(shù)學(xué)極限下借助量子效應(yīng)實現(xiàn)的高性能通信形式；從信息學(xué)上理解，量子通訊是借助量子力學(xué)的基本原理或則量子態(tài)隱型傳輸?shù)攘孔酉到y(tǒng)特有屬性以及量子檢測方式，完成兩地之間的信息傳遞。量子隱型傳輸是借助量子糾纏原理和技術(shù)，利用網(wǎng)路等信道，傳輸量子態(tài)攜帶的量子信息。
為了讓量子通訊從理論走到現(xiàn)實，從上世紀(jì)90年代開始國外內(nèi)科學(xué)家做了大量的研究工作。自1993年日本IBM的研究人員提出量子通訊理論以來，澳大利亞國家科學(xué)基金會和國防中級研究計劃局都對此項目進行了深入的研究。1993年在德國科學(xué)家貝內(nèi)特提出量子通訊概念之后不久，6位來自不同國家的科學(xué)家基于量子糾纏理論提出了借助精典與量子相結(jié)合的方式實現(xiàn)量子隱型傳送的方案。量子隱型傳送除了在數(shù)學(xué)學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識與闡明自然界的神秘規(guī)律具有重要意義，并且可以用量子態(tài)作為信息載體，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訊。1997年在德國留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與法國學(xué)者丹巴斯特等人合作，首次實現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗室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。歐共體在1999年集中國際力量旨在于量子通訊的研究，研究項目多達12個。美國郵政省把量子通訊作為21世紀(jì)的戰(zhàn)略項目。
在2014年11月國際量子學(xué)術(shù)會議上，中國科學(xué)家們進一步提出，中國還將舉辦一系列研究工作的基礎(chǔ)上，到2020年實現(xiàn)歐洲與亞洲的洲際量子秘鑰分發(fā)，屆時連接歐洲與亞洲的洲際量子通訊網(wǎng)也將建成。到2030年左右將建成全球化的廣域量子通訊網(wǎng)路。
二、量子通訊具有傳統(tǒng)通訊不可比擬的優(yōu)點
隨著新技術(shù)的突破性進展，近些年來量子通訊這門學(xué)科已逐漸從理論邁向?qū)嶒灒⑾驅(qū)嵱没l(fā)展。量子通訊是精典信息論和量子熱學(xué)相結(jié)合的一門新興交叉學(xué)科，與目前成熟的通訊技術(shù)相比，量子通訊具有巨大的優(yōu)越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸?shù)忍匦浴?span style="display:none">M7m物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
一是量子通訊是無懈可擊的安全保密通訊。現(xiàn)代通訊技術(shù)在給人們帶來便利的同時，也在不斷制造著安全、隱私等方面的麻煩。與此前所有的通訊方法均相比，量子通訊屬于隱型傳輸技術(shù)。據(jù)有關(guān)專家介紹，用光量子電話網(wǎng)其實跟平時打電話一樣，卻不用害怕被監(jiān)聽，互相之間通話絕對安全。這是由于量子通訊采用的是“一次一密”的加密方法，三人通話期間密碼機每分每秒都在形成密碼，牢牢“鎖”住語音信息，一旦通話結(jié)束這串密碼都會立刻失效，下一次通話絕對不會重復(fù)使用，但是量子通訊所提供的秘鑰難以被破解。本質(zhì)上說量子秘鑰分配似乎仍然依托于光纖通訊，而單光子具有不可分割性是量子密碼安全性的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，因此量子秘鑰分配并非顛覆精典通訊，更像是給精典通訊降低了一把量子密碼鎖。因而只要在現(xiàn)有網(wǎng)路上安裝一個小裝置，人們的通訊安全將顯得無懈可擊。就是量子通訊技術(shù)的神奇之處。
二是量子通訊是超光速通訊。研究人員發(fā)覺，雖然將兩個糾纏態(tài)亞原子粒子分隔宇宙距離，它們之間的通訊也幾乎是即刻的（0時間）。依照量子熱學(xué)理論的描述，兩個處于糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠，都能“感知”和影響對方的狀態(tài)。研究結(jié)果表明，無論影響光子的哪些誘因，這些影響都幾乎是同時發(fā)生的。依據(jù)研究人員的估算量子通訊速度，這些影響誘因起作用的速率必需要比光束快起碼1萬倍。可見量子通訊速率是超光束通訊的。與傳統(tǒng)光速通訊相比，量子超光速通訊具有許多人們夢寐以求的優(yōu)點：量子超光速通訊的線路信噪比可以為零，因而實現(xiàn)了最快通訊；量子信息傳遞的過程不會為任何障礙所阻隔；量子超光速通訊完全環(huán)保，不存在任何電磁幅射污染。
三是量子通訊是超時空穿越的遠距離通訊。量子通訊屬于隱型傳輸技術(shù)，它與人類歷史上此前已有的通訊技術(shù)存在著本質(zhì)性的差別。有科學(xué)實驗否認(rèn)，量子隱型傳態(tài)過程中穿越大氣層的可能性，為未來基于衛(wèi)星量子中繼的全球化量子通訊網(wǎng)奠定了可靠基礎(chǔ)。量子隱型傳輸就像懸疑小說中描繪的超時空穿越。量子在一個地方神秘消失，又在另一個地方頓時出現(xiàn)。
四是量子通訊具有超高信道容量。信道容量是指信道在噪音環(huán)境下有效傳輸信息的能力，是通信領(lǐng)域最基本的問題。量子信道除了可以傳輸精典信息，還可以傳輸私密信息和量子信息，每種情況對應(yīng)一個信道容量。與傳統(tǒng)的通訊方法相比，量子通訊具有超高信道容量的顯著優(yōu)勢。有專家預(yù)測，量子通訊技術(shù)可能在20―30年后對人類社會發(fā)展形成無法估量的影響，量子通訊理論研究和量子通訊實踐應(yīng)用的不斷突破，充分表明量子通訊已成為21世紀(jì)通訊與信息領(lǐng)域發(fā)展的方向和主流。可以說，量子通訊將催生量子信息時代的將至。
三、量子通訊的軍事用途廣泛
量子通訊在國防和軍事應(yīng)用方面有著無與倫比的寬廣前景，可以借助量子隱型傳輸以及超大信道容量、超高通訊速度和信息高效率等特征，構(gòu)建滿足軍事特殊需求的超光速軍事信息網(wǎng)路。1994年開始，加拿大國防中級研究計劃局旨在于用3―5年的時間推動量子通訊技術(shù)方面的研究，德軍施行了“以不加外力傳輸?shù)男问较驊?zhàn)場和全球傳輸報文能力”的量子通訊計劃。
一是還能應(yīng)用于通訊秘鑰生成與分發(fā)系統(tǒng)。在國防和軍事領(lǐng)域，量子通訊才能應(yīng)用于通訊秘鑰生成與分發(fā)系統(tǒng)，向未來戰(zhàn)場覆蓋區(qū)域內(nèi)任意兩個用戶分發(fā)量子秘鑰，構(gòu)成作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)機動的安全軍事通訊網(wǎng)路。量子技術(shù)最大特征是具有完全安全性的特點，是傳統(tǒng)加密通訊未能實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的軍事通訊系統(tǒng)網(wǎng)路基礎(chǔ)上，可以通過天基平臺布署量子通訊秘鑰生成與分發(fā)系統(tǒng)，向未來戰(zhàn)場覆蓋區(qū)域內(nèi)任意兩個用戶分發(fā)量子秘鑰，因而構(gòu)成作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)機動的安全軍事通訊網(wǎng)路。
二是才能應(yīng)用于信息對抗。因為光量子密碼具有“不可破”和“竊聽可知性”，且光量子加密設(shè)備可與現(xiàn)今的光纖通訊設(shè)備融合。因而可以拿來改進目前軍用光網(wǎng)信息傳輸保密性，進而提升信息保護和信息對抗能力。量子通訊才能應(yīng)用于信息對抗，改進軍用光網(wǎng)信息傳輸保密性，增強信息保護和信息對抗能力。
三是才能應(yīng)用于深海安全通訊。才能應(yīng)用于深海安全通訊，為遠洋深海安全通訊開辟嶄新途徑。岸基與深海之間的通訊仍然是世界性困局。世界各國空軍現(xiàn)有的短波通訊系統(tǒng)，除了系統(tǒng)龐大、造價高、抗毀性差，但是僅能實現(xiàn)海水下百米左右的通訊。因為量子通訊光量子隱型傳態(tài)與傳播媒質(zhì)無關(guān)，這就為遠洋深海安全通訊開辟了一條嶄新的途徑。
四是才能應(yīng)用于建立超光速信息網(wǎng)路。軍事信息網(wǎng)路須要大容量、高速率傳輸處理及按需共享能力。隨著量子通訊技術(shù)的研制突破和日趨成熟，可以借助量子隱型傳態(tài)以及超大信道容量、超高通訊速度和信息高效率等特性，構(gòu)建滿足軍事特殊需求的超光速軍事信息網(wǎng)路。
量子通訊除了可用于國防等領(lǐng)域的局級保密通訊，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)和票據(jù)的聯(lián)通、證券、保險、銀行、工商、地稅、財政等領(lǐng)域和部門，而技術(shù)又相對成熟，未來市場容量極大。
四、世界各國積極占據(jù)量子通訊制高點
量子通訊是面向未來的全新通訊方法，因為其具有嚴(yán)格意義上的傳統(tǒng)通訊方法所不具備的絕對信息安全傳輸特點，在國家安全、軍事、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價值和前景。因而量子通訊的研制得到各國官方及通訊研究領(lǐng)域的高度注重。
發(fā)展量子通訊技術(shù)的終極目標(biāo)是建立區(qū)域乃至全球范圍的絕對安全的量子通訊網(wǎng)路體系。通過光纖實現(xiàn)城域量子通訊網(wǎng)路聯(lián)接一個中等城市內(nèi)部的通訊節(jié)點、通過量子中繼實現(xiàn)緊鄰兩個城市之間的聯(lián)接、通過衛(wèi)星與地面站之間的自由空間光子傳輸和衛(wèi)星平臺的中轉(zhuǎn)實現(xiàn)遙遠兩個區(qū)域之間的聯(lián)接，是實現(xiàn)全球量子通訊最理想的路線圖。在這一路線圖的指引下，法國、美國和中國等在過去幾年中均進行了戰(zhàn)略性布署，投入了大量的科研資源和開發(fā)力量，進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和實用化、工程化探求，力爭在激烈的國際競爭中搶占先機。光纖量子密碼技術(shù)目前正從點對點量子秘鑰分發(fā)的中級階段向?qū)崿F(xiàn)多節(jié)點網(wǎng)路內(nèi)的量子安全性方向深入發(fā)展階段，全球各地正在加緊進行量子通訊系統(tǒng)的實用化和工程化建設(shè)。
量子通訊技術(shù)具有極大的軍事應(yīng)用價值。英國國防部已將量子通訊推向?qū)嵱没⒈灰暈樽畎踩耐ㄓ嵎椒āＳ捎鴩啦恐屑壯芯渴穑―ARPA）支持，BBN公司（具有很強的美軍特色）技術(shù)部聯(lián)合波斯頓學(xué)院與耶魯學(xué)院共同舉辦了量子保密通訊與IP互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的三年試驗計劃。該計劃主要內(nèi)容是以BBN技術(shù)部、波斯頓學(xué)院和耶魯學(xué)院作為三個節(jié)點以建立融合現(xiàn)行光纖通訊網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和量子光通訊的量子互聯(lián)網(wǎng)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)保密通訊。
在歐共體的《量子信息處理和通訊：亞洲研究現(xiàn)況、愿景與目標(biāo)戰(zhàn)略報告》中給出了意大利未來兩年和六年量子信息的發(fā)展目標(biāo)，比如將重點發(fā)展量子中繼和衛(wèi)星量子通訊，實現(xiàn)1000公里量級的量子秘鑰分配。法國空間局計劃到2018年將國際空間站上的量子通訊終端與一個或多個地面站之間構(gòu)建自由空間量子通訊鏈路，首次演示絕對安全的空間量子秘鑰全球分發(fā)的可行性。歐共體在2008年9月了關(guān)于量子密碼的商業(yè)藍皮書，啟動量子通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究，并聯(lián)合了來自12個歐共體國家的41個伙伴小組創(chuàng)立了工程。
美國提出了量子信息技術(shù)常年研究戰(zhàn)略，計劃通過高硬度的研制投入，在5―10年內(nèi)建成全省性的高速量子通訊網(wǎng)。德國郵政省將把量子信息確定為21世紀(jì)國家的戰(zhàn)略項目，法國的NICT也啟動了一個常年支持計劃。臺灣國立信息通訊研究院計劃在2020年實現(xiàn)量子中繼，到2040年建成極限容量、無條件安全的廣域光纖與自由空間量子通訊網(wǎng)路。
另外，一些世界知名的公司也對量子信息技術(shù)投入了大量研制資本，介入了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)量子通訊速度，比如：日本電話電報公司（AT&T）、Bell實驗室、IBM、-，西班牙，瑞典、NEC、NTT、，美國電話電報公司，美國西門子公司等。2010年10月，美國在東京展示一個由NEC、、三菱電子等公司支持建設(shè)的量子通訊網(wǎng)路。由此可見，小型國際企業(yè)早已實際地介入了量子通訊技術(shù)的研制和產(chǎn)業(yè)化。
而我國在這方面處于國際領(lǐng)先水平，早已實現(xiàn)了超過兩百公里（世界紀(jì)錄）的安全信息傳輸，實用化安全傳輸距離已達到幾十公里，量子通訊網(wǎng)路技術(shù)已發(fā)展成熟。中國的起步不錯，也有挺好的學(xué)術(shù)帶頭人，下一步的發(fā)展就是明晰定位的問題。一方面是注意與現(xiàn)有通訊的融合，要擅于借鑒現(xiàn)有的通訊技術(shù)；另一方面，安全性是量子通訊在實際應(yīng)用中的彰顯，應(yīng)在未來制定量子通訊安全性標(biāo)準(zhǔn)。
量子通訊從原理走上小范圍專用問題的實用化，是現(xiàn)今全世界都在努力的方向。現(xiàn)在量子通訊技術(shù)的研究早已從科研階段步入試點階段，未來隨著量子通訊技術(shù)的大力發(fā)展，將向規(guī)模商用階段邁向，量子通訊的絕對保密性也決定了其在國防、金融等領(lǐng)域有著寬廣的應(yīng)用前景。