量子是哪些?
所謂量子,是構成物質的最基本單元,是能量,動量等化學量最小單位量子通訊的原理,不可分割。像電子、光子等構成物質的基本粒子,也稱為量子。
不僅不可分割性,量子還具有不可克隆(復制)性。由于克隆一個東西首先要檢測這個東西的狀態,而且量子一般處于極度脆弱的“疊加態”,一旦被檢測都會馬上改變狀態,不再是原先那種量子了。
量子的不可克隆性是量子通訊安全性的根本來源。由于監聽信息等于先復制了這個信息,量子的不可克隆性保證了量子信息本身(或則由它生成的量子密碼)不會被復制,因而斷絕了一切監聽的可能性。
量子糾纏是兩個量子產生的疊加態。一對具有量子糾纏態的粒子,雖然相隔極遠,當其中一個狀態改變時,另一個狀態也會即刻發生相應改變。
量子糾纏被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距互相作用”。量子糾纏會違背知名的“貝爾不方程”,因而檢驗貝爾不方程成為驗證量子熱學是否正確的主要標志之一。
哪些稱作量子通訊?
量子通訊主要有兩種形式,一種是借助量子的不可克隆性質生成量子密碼,他是二補碼方式的,可以給精典的二補碼信息加密,這些通訊方法稱為“量子秘鑰分發”。
第二種是借助量子糾纏拿來傳輸量子信息的最基本單位——量子比特。兩個處于糾纏態的粒子A和B,不論它們分開多遠,我們把其中一個粒子(A)和攜帶想要傳輸的量子比特的粒子(C)一起檢測一下,C的量子比特馬上消失,而且B就馬上攜帶上了C之前攜帶的量子比特,我們把這個過程稱作“量子隱型傳態”。
依照量子熱學“不確定性原理”,處于糾纏態的兩個粒子,在被觀測前,其狀態是不確定的,假如對其中一粒子進行觀測,在確定其狀態的同時(例如為上旋),另一粒子的狀態頓時也會被確定(下旋)。
量子秘鑰分發
“棱鏡門”一出,從各國元首到普通民眾深感危機,隱私安全與信息安全再度被廣泛討論。基于電子形式的通訊,基于物理方式的密碼,早已難以保證不被破解。
量子秘鑰分發可為我們現今的通訊構建牢不可破的量子密碼,從根本上保障我們的通訊安全。量子秘鑰分發以一個個單獨的光子作為載體量子通訊的原理,通過收發雙方通過隨機檢測這種光子,選定共同檢測方法的這些檢測結果,還會產生一組量子秘鑰。假如中間有人監聽,收發雙方的檢測錯誤會頓時上升,馬上都會察覺有監聽的存在。所以一組成功生成的量子秘鑰一定是排除了一切監聽的絕對安全的秘鑰,用它加密的信息也是不可破譯的。
全球首顆量子科學實驗衛星
由中國科學技術學院和中科院武漢技物所共同研發的這顆衛星質量約640千克,將由灰熊發射至高度為500千米的預定軌道。可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時完善量子光鏈路。該衛星將實現世桐城個衛星和地面之間的量子秘鑰分發,量子糾纏分發和量子隱型傳態。
通過這顆衛星中國將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通訊,并結合地面已有的光纖量子通訊網路,初步建立一個廣域量子通訊體系。
文章原載于科普中國哪些稱作量子通訊?