量子熱學的構(gòu)建帶來了第一次量子革命，催生了以現(xiàn)代信息技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命，從根本上改變了人類的生活形式和社會面貌。
隨著人類對量子熱學的認識、理解和研究不斷深入，以微觀粒子系統(tǒng)為操控對象，利用其獨到化學現(xiàn)象進行信息獲取、處理和傳輸的量子信息技術(shù)應運而生，并有望促進第二次量子革命，對未來社會形成本質(zhì)的影響。
量子信息技術(shù)主要包括量子估算、量子通訊和量子檢測三大領(lǐng)域，其中，量子通訊早已成為信息通訊技術(shù)變遷和產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)注焦點之一。
糾纏特點讓一對量子“心靈相通”
一對糾纏量子雖然相距遙遠距離，其中一個粒子的行為也會頓時影響另一個的狀態(tài)，這些空間影響速率可趕超光速，打破了愛因斯坦提出的定域性原理。
量子通訊借助量子疊加態(tài)或量子糾纏效應等進行信息或秘鑰傳輸量子通訊的原理，基于量子熱學原理保證傳輸安全性，主要分量子隱型傳態(tài)和量子秘鑰分發(fā)兩類。這個過程中，量子的疊加態(tài)特點發(fā)揮了重要作用，甚至量子糾纏也是多粒子的一種疊加態(tài)。
量子糾纏指的是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統(tǒng)中互相影響的現(xiàn)象，雖然相距遙遠，一個粒子的行為也會影響另一個的狀態(tài)。當其中一顆被操作（比如量子檢測）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會即刻發(fā)生相應的狀態(tài)變化。
這些跨越空間的、瞬間影響雙方的量子糾纏，以前被稱為“鬼魅似的超距作用”，愛因斯坦曾據(jù)此來指責量子熱學的完備性，由于這個超距作用違背了他提出的定域性原理，即任何空間上互相影響的速率都不能超過光速。
化學學家玻姆在愛因斯坦的定域性基礎(chǔ)上，提出了隱變量理論來解釋這些超距互相作用，他覺得微觀粒子沒有客觀實在性，只有當人們檢測時它們才具有確定的性質(zhì)。化學學家貝爾通過實驗論證了量子非定域性的存在，向世人證明了量子糾纏是非定域的，而隱變量理論是錯的。
1984年量子通訊的原理，IBM的貝內(nèi)特和加拿大學院的布拉薩德提出了第一個實用型量子秘鑰分配系統(tǒng)，被稱BB84方案，即將標志量子保密通訊的誕生。
BB84方案的基本原理是，收發(fā)雙方的信息可以用光子偏振光態(tài)表示，如果張三利用隨機偏振光發(fā)送信息，李四發(fā)覺并記錄下信息。之后，張三在公頻告知李四偏振光頻度，雙方根據(jù)正確的偏振光比對選擇的信息部份。
事實上，BB84方案似乎應用了量子通道，傳輸?shù)膮s仍是精典信息，而真正的量子通訊是將信息編碼在量子比特上，在量子通道中將量子比特從乙方傳給甲方，直接實現(xiàn)信息的傳遞。
例如在精典通訊中，張三將須要傳輸?shù)奈募?jīng)過掃描后得到的信息，通過精典通道傳送給李四，前者可將文件復印下來。但是，張三不可能用這些方法將一個量子態(tài)傳輸給李四。由于要傳輸就必需要檢測，但量子態(tài)一經(jīng)檢測便發(fā)生坍縮，不再是原先的量子態(tài)了。
這么，怎樣在不造成坍縮的情況下，將一個量子態(tài)傳輸出去呢？
1993年貝內(nèi)特等人提出了基于EPR對（總動量總載流子為零的粒子對）的隱型傳態(tài)合同，借助兩個精典比特信道和一個纏繞比特實現(xiàn)了一個量子比特的傳輸。這個傳輸過程先是制備兩個有糾纏的量子（粒子）A和B，如果張三和李四各持一個。之后，張三對須要傳送的量子態(tài)X和手中的A做“貝爾檢測”，確認兩個粒子深陷糾纏。檢測后，X的量子態(tài)坍縮了，但它的狀態(tài)信息隱藏在A中，使A也發(fā)生變化，但并非坍縮。
由于A和B相互糾纏，A的變化立刻影響B(tài)，讓B也發(fā)生變化。不過這個時侯李四還不能觀察B，直至從精典通道得到張三傳來的信息。
張三將檢測結(jié)果（即A發(fā)生的變化）告訴李四，之后，李四對B進行相應的變換處理，才能使B成為和原先的X一模一樣的量子態(tài)。這個傳輸過程完成以后，即使X坍縮了，但X所有的信息都傳輸?shù)搅薆上，這個過程就被稱為隱型傳態(tài)。
量子隱型傳態(tài)中傳遞的量子信息是一種量子態(tài)，B粒子獲得A粒子最初的狀態(tài)時，A粒子的狀態(tài)必然改變。在任何時刻都只能有一個粒子處于目標狀態(tài)，所以只是狀態(tài)的“移動”，而不是“復制”。
被嚴格證明的無條件安全
依照量子的不可克隆特點，任何監(jiān)聽者企圖攔截量子通訊時，就會對量子態(tài)導致破壞。收發(fā)信息雙方只要對比部份秘鑰，才能判定信息是否被查獲。
復制（即克隆）任何一個粒子的狀態(tài)前，首先都要檢測這個狀態(tài)。并且量子態(tài)十分脆弱，任何檢測就會改變量子態(tài)本身，亦即量子態(tài)坍縮，因而量子態(tài)未能被任意克隆。這些量子的不可克隆特點早已經(jīng)過了物理上的嚴格證明。
監(jiān)聽者企圖攔截精典信息時，都會復制這份精典信息。在量子態(tài)傳輸過程中，由于未能克隆任意量子態(tài)，于是在監(jiān)聽者監(jiān)聽攔截量子通訊的時侯，還會銷毀他所查獲到的這個量子態(tài)。
正因這么，我們直接傳輸量子比特時，不用構(gòu)建量子密碼。量子秘鑰的形成過程，同時就是分配過程，通訊雙方同時獲得秘鑰，并不須要第二者信使在中間傳輸。
量子秘鑰分配，就是構(gòu)建起完全安全的秘鑰傳輸通道。由于光子有兩個偏振光方向，但是互相垂直，所以信息的發(fā)送者和接收者，都可以簡單地選定90度的檢測方法或45度的檢測方法來檢測光子。
得到全部檢測結(jié)果后，她們之間通過精典信道，如電話、QQ等構(gòu)建聯(lián)系，相互分享各自用過的檢測方法，相同的檢測方法所對應的二補碼比特，就是她們最終生成的密碼。須要注意的是，只有當發(fā)送方和接收方所選擇的檢測方法相同的時侯，傳輸比特能夠被保留出來用作秘鑰。
想曉得是否存在查獲者，發(fā)送方和接收方只須要掏出一小部份秘鑰來對照。假如發(fā)覺相互有25%的不同，這么就可以判定信息被查獲了。同理，假如信息未被查獲，這么兩者密碼的相同率是100%。假如發(fā)覺監(jiān)聽，就立即關(guān)掉通訊，或重新分配秘鑰，直至沒人監(jiān)聽為止。
正是因為量子不可克隆定律，讓接收方才能察覺秘鑰的錯誤，停止秘鑰通訊，因而也就保證了量子加密信息的絕對安全性。
超光速通訊仍然未能實現(xiàn)
雖然量子糾纏速率可趕超光速，但這些量子態(tài)的改變并不為人類意志所發(fā)生變化。具體的信息由一串有序符號構(gòu)成，這些信息的發(fā)送難以趕超光的速率。
中國科學家潘建偉率領(lǐng)其團隊曾在西藏做過量子糾纏的速率下限測試，實驗表明量子糾纏的速率起碼是光速的上萬倍。這么，借助量子糾纏特點能夠?qū)崿F(xiàn)超光速通訊呢？答案是否定的。
假如把甲乙兩個糾纏粒子置于AB兩地，改變A地的粒子，B地粒子也同時發(fā)生相應改變。因為量子熱學的非局域性，這些改變只能是隨機的，并不會完全依照人的意愿進行。由于，有效的信息必須是一連串最基本的有序符號構(gòu)成，假如代表的是一個蘋果的信息，這么我們操縱一個量子糾纏系統(tǒng)，就得促使它按次序發(fā)送這樣的符號。
很可惜，操縱量子得到的結(jié)果只是隨機的。這是量子化學最令人困擾的一點：當你曉得系統(tǒng)完整狀態(tài)，并對系統(tǒng)的其余部份進行檢測時，可以通過糾纏獲取系統(tǒng)某一個部份的信息，并且不能從糾纏系統(tǒng)的某個部份創(chuàng)建并發(fā)送信息到另一部份。雖然這個看法很聰明，但超光速通訊仍然是不可能實現(xiàn)的。
量子熱學中狀態(tài)的變化是瞬時的，在懸疑連續(xù)劇中，常常有把人從一個地方頓時傳送到另一個地方的鏡頭，甚至覺得借助糾纏來實現(xiàn)的量子隱型傳態(tài)可以推翻相對論，實現(xiàn)超光速傳輸。
雖然，這也是一種誤讀。量子隱型傳態(tài)的方案包括若干步，其中一步是上文中的張三將檢測結(jié)果（即A發(fā)生的變化）告訴李四，能夠把B粒子的狀態(tài)弄成目標狀態(tài)。這個信息須要用精典的通訊方法，比如打電話、發(fā)短信等，速率不能超過光速，所以基于量子糾纏的量子隱型傳態(tài)速率也不能超過光速。