近幾六年來，因為光纖和半導(dǎo)體激光器的發(fā)明量子通訊的原理，通訊技術(shù)有了急速的發(fā)展。光纖通訊以其容量大、可靠性高而成為現(xiàn)階段通訊的主要手段之一。光纖通訊主要采取用脈沖硬度調(diào)制，并結(jié)合波分復(fù)用技術(shù)，極大地拓展了單根光纖內(nèi)的信道容量。因為光訊號在傳輸中會逐漸衰減，為了達(dá)到長距離傳輸?shù)哪康模扛粢欢ň嚯x須要通過摻鉺光纖放大器組成的中繼站將光訊號恢復(fù)，達(dá)到長距離通訊的目的。在光網(wǎng)路之上，還承載著電話網(wǎng)、移動通訊網(wǎng)、IP網(wǎng)等業(yè)務(wù)網(wǎng)，為社會生產(chǎn)、生活活動提供不同種類的通訊服務(wù)，其中應(yīng)用最廣泛的是以為代表的IP網(wǎng)。在中，信息傳遞的基本單元稱為數(shù)據(jù)包，其數(shù)據(jù)格式、同步方法、傳送步驟和糾錯方法等方面的約定稱為合同。由路由器在通訊的樞紐節(jié)點對各個方向來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行必要的分配和調(diào)度。路由器的作用是從輸入數(shù)據(jù)流中分離出數(shù)據(jù)包及呼和浩特，并將其轉(zhuǎn)給轉(zhuǎn)發(fā)引擎以做后續(xù)處理。
在網(wǎng)路通訊中，軍用或則民用的個別部門須要保密通訊，因此發(fā)展了各類密碼學(xué)。從原則上講，最理想的保密通訊是量子通訊。相對于量子通訊而言，現(xiàn)今的通訊可以稱為精典通訊。量子通訊雖然在原理上、理論上早已進(jìn)行了許多深入的研究，并且離實用階段還有一定距離，直觀地說，問題在于，精典通訊中所有的設(shè)備、功能怎么能被對應(yīng)的量子通訊的設(shè)備、功能取代，如光源、中繼器、路由器、協(xié)議等。目前精典通訊的通訊量、通信速率隨著“硬件”的發(fā)展不斷提升，而量子通訊發(fā)展的困局也在于這種“硬件”。
本書全面系統(tǒng)地介紹了量子通訊的原理和一些關(guān)鍵技術(shù)，如量子通訊合同、量子訊號形成技術(shù)、量子訊號調(diào)制技術(shù)、量子訊號偵測技術(shù)、量子中繼技術(shù)和量子通訊網(wǎng)路技術(shù)等。與已出版的國外外有關(guān)的量子信息書籍相比較，本書結(jié)合通訊的每一環(huán)節(jié)介紹量子通訊的原理和技術(shù)，以及尚待解決的問題，也就是結(jié)合使用來學(xué)習(xí)，這樣可以明晰研究的方向，便于學(xué)習(xí)得更深入，而不是通常泛泛地從理論到理論，深陷量子熱學(xué)的“陷阱”中。
后面說到，量子通訊存在著一些“瓶頸”，阻礙著量子通訊步入實用階段。諸如：
（1）單光子源、糾纏光子源。最理想的量子通訊光源是單光子源，而且目前實用的、可控制的、電激勵的單光子源還沒有研發(fā)成功。正如本書6.2.1節(jié)“單光子槍”中提及的：“到目前為止，耶魯學(xué)院、東芝亞洲研究中心等機構(gòu)都有相關(guān)研究成果發(fā)表。對于量子點光源，僅限于實驗室針對于其制備、物理方面的研究。受現(xiàn)有技術(shù)的阻礙，在量子點光源的規(guī)格、形狀一致性、光子的發(fā)射特點、光譜的單色性控制等方面都存在眾多困難。”
（2）量子中繼器。本書9.4.1節(jié)“單光子量子中繼技術(shù)的實驗驗證”中提及：“在2008年潘建偉小組的實驗中，在儲存時間為4.5ns的條件下，仍觀察到光子1和4間的糾纏現(xiàn)象，上述演示說明通過糾纏交換構(gòu)建遠(yuǎn)距離量子糾纏是可能的，相當(dāng)于實現(xiàn)量子中繼過程中相鄰站點間的一次糾纏形成過程。一方面，此實驗驗證了量子中繼的通常原理；另一方面，也說明了現(xiàn)階段量子中繼所需設(shè)備復(fù)雜，實驗難度大。因為現(xiàn)階段對于光與物質(zhì)互相作用的操控能力有限，量子中繼技術(shù)距離實際應(yīng)用還有較長的路要走。”
（3）光子儲存器。電子儲存器技術(shù)早已解決，如今已然做到信息的海量儲存，而光子儲存器連原理到原型元件都沒有。在量子通訊網(wǎng)路技術(shù)中，最關(guān)鍵的“硬件”是光子儲存器。本書10.1.4節(jié)“其他量子交換技術(shù)”中提及：“光量子可控緩存器是量午時分交換實現(xiàn)的關(guān)鍵。定時的光量子緩存器可以采用光纖延時線來實現(xiàn)，但為了實現(xiàn)任意單播間的交換過程，必須要求各個分路上的單播是可以調(diào)節(jié)的。光量子訊號儲存仍然是困惑量子通訊網(wǎng)路的一大困局，如今還處于理論研究和實驗室驗證階段，暫還不具備實用化條件。”
目前，中國科技界存在一種不好的傾向，要宣傳一個東西好，就描寫得十全十美，一點問題也沒有，似乎馬上能夠?qū)崿F(xiàn)的樣子。老話說就是“忽悠”。本書在介紹量子通訊優(yōu)點的同時，又實事求是地強調(diào)了它目前存在的困難和問題，使領(lǐng)導(dǎo)和科技工作者腦子保持清醒，曉得量子通訊上面的路還很長量子通訊的原理，還須要我們繼續(xù)努力，勤奮鉆研，攻破一個個堡壘，最后才會達(dá)到頂峰。
本書的作者是以尹浩研究員為代表的一批中年和青年科技專家，她們常年旨在于量子通訊領(lǐng)域的理論研究和工程化實踐工作，具有堅實的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗。這支團(tuán)隊在繁雜的科研工作間隙，基于自身的研究成果和相關(guān)素材，編繪了這本理論與實踐相結(jié)合的優(yōu)秀專著，相信她們嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)心態(tài)和深入淺出的寫作文風(fēng)會給讀者留下深刻的印象，并希望本書能對我國量子通訊相關(guān)知識的普及和專業(yè)人才的培養(yǎng)作出一定的貢獻(xiàn)。
中國科大學(xué)教授夏建白
于廣州中國科大學(xué)半導(dǎo)體研究所
2012年7月2日
