量子通信是借助量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通信方法。
量子離物傳態(tài)(又稱量子隱型傳態(tài)）是這些新型的通信方法的原理演示。因?yàn)榱孔蛹m纏代表的關(guān)聯(lián)依賴于對兩個(gè)糾纏的粒子之一檢測哪些，直接通過量子糾纏不能傳遞物體的全部信息。并且，我們卻可以構(gòu)想這樣的量子通信過程：將某物體待傳遞量子態(tài)的信息分成精典和量子兩個(gè)部份，它們分別經(jīng)由精典通道和量子通道傳送給接收者。精典信息是發(fā)送者對原物進(jìn)行某種檢測而提取的，量子信息是發(fā)送者在檢測中未提取的大量信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原先量子態(tài)的完全復(fù)制品。該過程中傳送的僅僅是該物體的量子態(tài)量子通訊的原理，而不是該物體本身。發(fā)送者甚至可以對這個(gè)待傳量子態(tài)一無所知，而接收者則能將他持有的粒子處于原物體的量子態(tài)上。
借助這些量子糾纏特點(diǎn)，和其他5位來自不同國家的科學(xué)家等在1993年提出了演示這些量子通信的量子離物傳態(tài)（）方案：通過在精典信道中送2個(gè)比特的信息破壞空間某點(diǎn)的量子態(tài)，可以在空間不同點(diǎn)制備出一個(gè)相同的量子態(tài).要強(qiáng)調(diào)的是，一般的離物傳態(tài)（）描述了這樣一種奇妙的、有點(diǎn)象懸疑小說的場景：某人忽然消失掉，而在遠(yuǎn)處莫明其妙地突顯下來。等人的量子離物傳態(tài)方案具體描述如下：
構(gòu)想Bob要將他持有的粒子B的未知量子態(tài)|u>=a|0>+b|1>傳給遠(yuǎn)方的持有粒子A的Alice.他可以操控他持有的粒子B和由BBO型量子糾纏源分發(fā)給來的粒子S。因?yàn)榱孔蛹m纏源形成了粒子A和粒子S的量子糾纏態(tài)|ERP>,Bob對粒子B和粒子S的聯(lián)合檢測結(jié)果（依賴于對A和S的4個(gè)Bell基的分辨）量子通訊的原理，會造成Alice持有的粒子A塌縮到一個(gè)與|u>相聯(lián)系的狀態(tài)|u’>=W|u>上,其中幺正變換W完全由Bob對粒子A和粒子S的聯(lián)合檢測結(jié)果的2個(gè)比特精典信息決定，而與待傳的未知量子態(tài)無關(guān)。Bob將即己測到的結(jié)果，通過精典通道（打電話、發(fā)傳真或e-mail等）告訴Alice。遠(yuǎn)方的Alice就曉得粒子A早已塌縮到|u’>上.選定合適的么正變換W+,Alice便可以將粒子A制備在|u>上了。
從原理上講,精典估算可以被描述為對輸入訊號序列按一定算法進(jìn)行變換(邏輯門操作)的化學(xué)過程。基于精典比特的非0即1的確定特點(diǎn)，精典算法是通過精典計(jì)算機(jī)(或精典圖靈機(jī))的內(nèi)部邏輯電路加以實(shí)現(xiàn)的.而量子估算，則是基于量子比特的既|0>又|1>相干疊加特點(diǎn)，對可由量子疊加態(tài)描述的輸入訊號,依照量子的算法要求，進(jìn)行稱作“量子邏輯門操作”的幺正變換.這是一個(gè)被人為控制的、以輸入態(tài)為初態(tài)的量子化學(xué)演變過程。對末態(tài)—輸出態(tài)進(jìn)行量子檢測，給出量子估算的結(jié)果.顧名思義，所謂的量子計(jì)算機(jī)()就是實(shí)現(xiàn)這些量子估算過程的機(jī)器。
量子計(jì)算機(jī)的概念最早始于二十世紀(jì)六、七十年代對克服煤耗問題的可逆計(jì)算機(jī)的研究.計(jì)算機(jī)芯片的發(fā)熱，影響芯片的集成度，因而大大限制了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速率.關(guān)于“能耗形成于估算過程中的不可逆操作”的發(fā)覺表明，盡管數(shù)學(xué)原理并沒有限制煤耗的下限，但必須將不可逆操作改建為可逆操作，能夠大大提升芯片的集成度。直觀地說，當(dāng)電路集成密度很大時(shí)，Δx很小時(shí)，Δp都會很大，電子不再被禁錮，還會出現(xiàn)量子化學(xué)所描述的量子干涉效應(yīng)，進(jìn)而破壞傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片的功能。對于現(xiàn)有的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)，量子熱學(xué)的限制其實(shí)是一個(gè)不可逾越的障礙。只有量子熱學(xué)中的幺正變換，能夠真正地實(shí)現(xiàn)可逆操作。從理論觀念的角度講，量子估算的看法與日本知名化學(xué)學(xué)家R.“不可能用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)全面模擬量子熱學(xué)過程”的想法直接相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，1985年，加拿大牛津?qū)W院的D.初步探討了量子圖靈機(jī)的概念，但是強(qiáng)調(diào)了量子圖靈機(jī)可能比精典圖靈機(jī)具有更強(qiáng)悍的功能。1995年，Shor提出了大數(shù)因子化量子算法,并有其他人演示了量子估算在冷卻離子系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的可能性，量子計(jì)算機(jī)的研究才弄成化學(xué)學(xué)家、計(jì)算機(jī)專家和物理家共同關(guān)心的交叉領(lǐng)域研究課題。
量子并行性是量子估算的關(guān)鍵所在。顯而易見，描述有2個(gè)比特的量子計(jì)算機(jī),須要4個(gè)系數(shù)數(shù)字；描述n個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)就須要2n個(gè)系數(shù)數(shù)字。諸如，假如n等于50，那就須要大概1015個(gè)數(shù)來描述量子計(jì)算機(jī)的所有可能狀態(tài)。其實(shí)n減小時(shí)所有可能狀態(tài)的數(shù)量將迅速弄成一個(gè)很大的集合，但因?yàn)閼B(tài)疊加原理，量子計(jì)算機(jī)操作—幺正變換才能對處于疊加態(tài)的所有份量同時(shí)進(jìn)行。這就是所謂的量子并行性。因?yàn)檫@一奇妙的內(nèi)稟并行性，一臺量子計(jì)算機(jī)僅僅靠一個(gè)處理器才能夠很自然地同時(shí)進(jìn)行特別多的運(yùn)算。典型的量子估算有Shor的大數(shù)因子化和的數(shù)據(jù)庫量子搜索。
