來自量子世界的新技術——量子通訊國外外量子通訊技術現況目錄1.量子通訊的基本概念2.量子通訊的特征3.國外量子通訊發展情況4.美國量子通訊發展情況Basic量子通訊的基本概念1量子熱學,量子關聯量子理論量子關聯EPR佯謬,非局域性,量子糾纏量子熱學研究物質世界微觀粒子運動規律的數學學分支學科量子通訊借助量子力學的基本原理進行信息傳遞的一種新型的通信形式EPR佯謬EPR粒子對:制備的總載流子等于0的粒子對——A和B。將A和B分開足夠遠的距離ABEPR粒子對EPR佯謬問題:1.粒子A和粒子B的載流子是向下還是向上?——量子熱學回答:不確定。2.假如對A的載流子檢測,檢測的結果是哪些?——測量形成波包塌縮,要么向下,要么向上。3.假如A載流子方向向下,這么遠方的B一定向上,由于兩個粒子載流子方向相反。遠方的粒子B如何曉得A被檢測了,但是載流子方向向下?非局域性愛因斯坦覺得:世界是局域的,即A和B分開了,還能局域地處理。量子理論(波爾)覺得:世界是非局域的,即A和B原先是處于總載流子等于0的一個量子態,所以,無論空間上分的多開,它仍要處在這個狀態,不能局域地處理。自然界究竟是局域的還是非局域的?演弄成了哲學上的爭辯。
非局域性貝爾——忠實跟隨愛因斯坦的理論。貝爾不方程:通過實驗,能證明不方程不創立,則說明愛因斯坦錯了,否則量子理論本身有問題。科學家們停止爭辯哲學問題,開始著手做實驗。大量實驗都推翻了這個不方程。量子理論是正確的——EPR效應量子糾纏量子態遠程制備通過操縱粒子A,讓B變化,從一個量子態變為另一個量子態。量子操作遠程傳送量子操作本身,也可以通過相同的方式傳送過去。糾纏量子通訊的特征2高效率,非局域性,保密性,隱蔽性信息效率高這兒以光子為例,精典信道光子的信息效率極限為1.44bit/光子,而量子信道光量子的信息效率極限為99.4bit/光子。量子隱型傳態非局域性,且與傳播介質無關量子是全局性的,存在一個隱型的“量子通道”。具有竊讀可知性,通訊保密性好依據量子不可克隆的特征,信息的量子比特或量子位一經檢查都會形成波包塌縮,導致不可還原的改變。無電磁波幅射,通訊隱蔽性好完全“電磁沉靜”,釆用單光子傳播原理,沒有精典光通訊的強幅射光存在。監聽者很難發覺通訊雙方的存在。國外量子通訊技術發展情況3軍事應用,量子傳輸,量子衛星“中國量子通訊在導彈深海試驗中取得成功”全世界第一條量子保密傳輸干線全世界第一條量子保密傳輸干線量子科學實驗衛星量子產品回望30年間,我國量子領域的相關技術從最初起步摸索量子通訊速度,到如今早已走到了世界前列,把握了世界前沿的尖端科技。
美國量子通訊技術發展情況4量子估算,量子芯片,量子通訊日本“Ourworks!“——量子估算和量子通訊可以說是量子技術最大的兩個應用方向。不難看出,我國偏愛量子通訊技術,而日本愈發傾向于量子估算技術。日本亞洲亞洲,創立了以美國、法國、德國、意大利、奧地利和瑞士等國在內的量子信息化學學研究網。這是繼法國核子中心和航天技術的國際合作以后,又一大規模的針對科技重大問題的國際合作,并早在1999年就完善了集中12個研究項目的國際財團。匯報完畢,請見諒ME一半機率向下,通常機率向上從機率的不確定弄成確定了假如A不檢測,B的載流子一半機率向下一半機率向上。一旦檢測A向下,B就手動馬上弄成向上。誰告訴他的?不可能馬上就變化,違反了信息傳遞的最大原理——光速是最大的傳遞速率不可能,幽靈在起作用——幽靈般的超距作用,這是不對的。A和B原先是處于總載流子等于0的一個量子態,所以,無論空間上分的多開,它仍要處在這個狀態,這些內在聯系是割不斷的,空間分不開的。
所以世界不能否單看A,單看B量子通訊速度,要A,B一塊看,所以世界是非局域的,不能分開看。自然界究竟是局域的還是非局域的?——演變成為哲學上的爭辯。貝爾是個核工程的工程師,對量子理論非常感興趣。中科大實驗——光子EPR量子對,在光纖里傳播,10km,兩個粒子仍有關聯。愛因斯坦想挑戰量子熱學,但卻闡明了量子熱學中一個十分重要的EPR效應。2005年中科大實驗室,成功做了這個實驗。在A把門打開,把開門這個操作過程傳到B哪里去,可以把B的門打開。操作可以隱型傳遞。可見,量子信道中光量子的信息效率比精典信道中光子的信息效率要高近70倍。在對量子糾纏對中的一個光量子進行操作的同時,另外一個處于糾纏態的量子的態也會發生相應的變化。用量子位傳遞加密信息若在抵達預定接收者之前途中被泄露,預定接收者肯定才能發覺。非常是,在采用量子隱型傳態形式進行通訊時,監聽者雖然監聽到了精典信道上傳輸的信息,也沒有任何好處——量子通訊的信息是通過“量子通道”進行量子態的隱型傳送來完成的,而量子態是不可監聽的。據新加坡《大公報》報道,目前避免信息被監聽的最有效方式是進行加密,中國在量子通訊領域早已走在世界前列,并在軍艦上先行先試,深海保密通訊取得了成功,“反監聽”的意義重大。
日本媒體也曾爆光中國早已開始在導彈水下激光通信技術中,進行光量子保密通信試驗,早已領先韓國。這是兩條未經官方否認的“假新聞”,但從中我們也能從側面大約看出中國美軍在量子研究上的實力,以及這項技術在軍艦上應用的潛力。將光量子通訊技術用于對潛通訊,除了是解決對潛通訊的“瓶頸”的急需,并且是現代對潛通訊概念、理論和技術的重大創新。光量子通訊手段在對潛通訊中的應用,對提升我空軍的綜合作戰能力,打贏非對稱高技術戰爭具有非常重大的戰略意義。“如果第一個‘量子互聯網’將聯接成功,這個網路將是一個超級安全的全球通訊網路。在量子通訊領域,中國用了不到六年時間,發展成為現今的世界勁旅遙。”這是2012年美國《自然》雜志在評價年度“國際十大科技亮點”時,獻給中國量子保密通訊科技研發團隊的一段話。這就是中科大潘建偉院士率領的團隊,該團隊率先建造了全世界第一條量子保密傳輸干線。從上海到南京,全長2000多公里,沿途城市的政府公務信息,農行金融系統信息等都可以使用量子保密傳輸。近來,有媒體報導,2016年,天空中將會多出一顆閃耀的星,而它就是我國將要發射的“量子科學實驗衛星”。這意味著,量子通訊將具備覆蓋全球范圍的能力。
在常用的RSA算法存在被量子計算機“秒破”的可能性以后,軍事通訊的安全性遭到了巨大的恐嚇,而量子通訊以其得天獨厚的優勢迅速發展了上去,此次量子實驗衛星的發射,其背后隱藏的巨大的軍事應用潛力不言而喻。俄羅斯在2002年年末擬定的六年發展規劃中,已明晰:“到2012年發展一套可行的帶有足夠復雜度的量子估算技術,以其充當量子估算檢查平臺的功能,在這個平臺之起來探求量子計算機的建立及算法等問題。”另外,在滬寧量子保密干線復工的同時,日本一條長600公里的保密干線也通過了立項。查找資料時,還發覺了一篇2014年6月10日的新聞,TheU.S.ArmySaysItCanDataNow,Too.新聞手指出,英國的一個研究小組上周成功在兩個筆記本芯片間實現了量子信息的傳送,而當日德國空軍研究實驗室也聲稱實現了在量子技術上的突破——量子通訊。