量子通訊屬于量子信息學(xué)中兩項(xiàng)應(yīng)用方向中一項(xiàng)重要的應(yīng)用部份。是指借助量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通信方法。該領(lǐng)域?qū)儆谛滦徒徊鎸W(xué)科發(fā)展的結(jié)果，是含量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。其中主要涉及：量子密碼通訊、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密碼編碼等。該技術(shù)早已從理論邁向?qū)嶒?yàn)室，并向?qū)嵱没l(fā)展。
而量子糾纏是關(guān)于量子熱學(xué)理論最知名的預(yù)測(cè)。它描述了兩個(gè)粒子相互糾纏，雖然相距遙遠(yuǎn)距離，一個(gè)粒子的行為將會(huì)影響另一個(gè)的狀態(tài)。當(dāng)其中一顆被操作（比如量子檢測(cè)）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。
量子糾纏可以用“薛定諤貓”來(lái)理解：當(dāng)把一只貓放在一個(gè)放有毒物的袋子中，之后將袋子蓋上，過(guò)了一會(huì)問(wèn)這個(gè)貓如今是死了，還是活著呢？量子化學(xué)學(xué)的答案是：它既是死的也是活的。有人會(huì)說(shuō)，打開(kāi)袋子看一下不就曉得了，是的，打開(kāi)袋子貓是死是活確實(shí)都會(huì)曉得，并且按量子化學(xué)的解釋：這些死或則活著的狀態(tài)是人為觀察的結(jié)果，也就是人的宏觀干擾促使貓弄成了死的或則活的了，并不是袋子蓋著時(shí)的真實(shí)狀態(tài)，同樣，微觀粒子在不被“干擾”之前就始終處于“死”和“活”兩種狀態(tài)的疊加，也可以說(shuō)是它既是“0”也是“1”。
1993年，C.H.提出了量子通訊的概念;
2003年,美國(guó)、中國(guó)、加拿大等國(guó)學(xué)者提出了引誘態(tài)量子密碼理論方案,徹底解決了真實(shí)系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)條件下量子通訊的安全速度隨距離降低而嚴(yán)重下滑的問(wèn)題。
2006年夏,我國(guó)中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)潘建偉小組、美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、歐洲法蘭克福學(xué)院—維也納學(xué)院聯(lián)合研究小組各自獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了引誘態(tài)方案，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100公里的引誘態(tài)量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，由此打開(kāi)了量子通訊邁向應(yīng)用的房門。
2008年末，潘建偉的科研團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了基于引誘態(tài)的光纖量子通訊原型系統(tǒng)，在南京成功成立了世界上首個(gè)3節(jié)點(diǎn)支鏈光量子電話網(wǎng)，成為國(guó)際上報(bào)導(dǎo)的絕對(duì)安全的實(shí)用化量子通訊網(wǎng)路實(shí)驗(yàn)研究的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)之一（另一小組為亞洲聯(lián)合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)）。
2009年9月，潘建偉的科研團(tuán)隊(duì)正是在3節(jié)點(diǎn)支鏈光量子電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建成了世界上首個(gè)全通型量子通訊網(wǎng)路，首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)語(yǔ)音量子保密通訊。這一成果在同類產(chǎn)品中高踞國(guó)際先進(jìn)水平，標(biāo)志著中國(guó)在城域量子網(wǎng)路關(guān)鍵技術(shù)方面已然達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化要求。
量子通訊技術(shù)的信息安全是基于量子密碼學(xué)，并以量子狀態(tài)作為秘鑰而突破了傳統(tǒng)加密方式的禁錮，顯著具有不可監(jiān)聽(tīng)、不可復(fù)制性和理論上的“無(wú)條件安全性”。任何查獲或測(cè)試量子秘鑰的操作，就會(huì)改變量子狀態(tài)，量子通訊總會(huì)確保兩地之間秘鑰分配和通訊的絕對(duì)安全性。量子通訊對(duì)于信息的加密也不再是要借助傳統(tǒng)加密技術(shù)所依賴的復(fù)雜算法，而是靠數(shù)學(xué)法則來(lái)保證，所以被覺(jué)得是保障通訊安全的終極技術(shù)手段。
3.2量子通訊具有較強(qiáng)抗干擾能力和傳輸能力
在信息傳輸通道方面，量子信息傳遞過(guò)程不會(huì)為任何障礙所阻隔，線路碼流可以為零，因而能實(shí)現(xiàn)最快通訊，而且不存在任何電磁幅射污染，整個(gè)通訊程序完全達(dá)到充分環(huán)保。在通信遠(yuǎn)距離方面，量子通訊屬于遠(yuǎn)距離通訊，量子隱型傳態(tài)具備穿越大氣層的能力，而這就為未來(lái)基于衛(wèi)星量子中繼的全球化量子通訊網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。
3.3量子通訊傳輸效率極高
依照量子熱學(xué)的疊加原理，一個(gè)n維量子態(tài)富含2n個(gè)態(tài)信息，而量子并行性促使量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)對(duì)2n個(gè)數(shù)進(jìn)行物理運(yùn)算，因而使用量子計(jì)算機(jī)對(duì)n維量子態(tài)進(jìn)行傳輸，效率明顯增強(qiáng)。
性能
精典通訊
量子通訊
安全性
受恐嚇越來(lái)越大
無(wú)條件安全
抗干擾能力和傳輸能力
中
較強(qiáng)
傳輸效率
高
極高
量子通訊產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是訊號(hào)處理芯片、雪崩光電晶閘管（APD）等元元件及各種核心設(shè)備。量子通訊產(chǎn)業(yè)鏈中游主要包括網(wǎng)路傳輸干線提供商和系統(tǒng)集成商。量子通訊產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是各類行業(yè)應(yīng)用，如金融、軍事、政務(wù)、商務(wù)等領(lǐng)域。
量子通訊核心設(shè)備是量子保密通訊產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的一個(gè)環(huán)節(jié)。核心設(shè)備主要包括量子秘鑰分發(fā)設(shè)備、量子交換機(jī)、量子網(wǎng)段、量子網(wǎng)路站控、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等。
5.1量子秘鑰分發(fā)設(shè)備
主要負(fù)責(zé)量子通訊過(guò)程中秘鑰的收發(fā)。秘鑰分配終端按照結(jié)構(gòu)的不同，可以分為收發(fā)獨(dú)立型結(jié)構(gòu)和一身材結(jié)構(gòu)。收發(fā)獨(dú)立型設(shè)備是指發(fā)送端機(jī)和接收端機(jī)分為兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備，亦稱為雙向量子密碼系統(tǒng)。收發(fā)一身材設(shè)備包含量子秘鑰發(fā)射端和接收端，亦稱為單向量子密碼系統(tǒng)安徽量子通訊技術(shù)有限公司，組網(wǎng)較為靈活。
量子秘鑰分發(fā)網(wǎng)路密碼機(jī)，將量子秘鑰分發(fā)技術(shù)與傳統(tǒng)商用密碼技術(shù)有效融合，可實(shí)現(xiàn)大容量、高性能的網(wǎng)路數(shù)據(jù)加密傳輸。相比傳統(tǒng)網(wǎng)路安全設(shè)備，該產(chǎn)品除了確保了敏感的秘鑰分發(fā)過(guò)程的安全性，但是秘鑰更新速率更快、業(yè)務(wù)秘鑰生命周期更短，因而使系統(tǒng)的安全性得以急劇提高，滿足了各類基于網(wǎng)路的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)信息安全的需求。
5.2量子安全網(wǎng)段
量子安全網(wǎng)段是量子通訊組網(wǎng)中的核心設(shè)備，是完成量子秘鑰分發(fā)的最基本元件。量子秘鑰由量子網(wǎng)段通過(guò)光纖鏈路分發(fā)。量子網(wǎng)段內(nèi)部集成有光源、探測(cè)器和電子學(xué)板卡，就能實(shí)現(xiàn)普通電話、傳真、IP電話、視頻大會(huì)及文件傳輸?shù)鹊膽?yīng)用接入，對(duì)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等使用量子秘鑰進(jìn)列寬安全保密通訊。按所處區(qū)域不同，量子網(wǎng)段分為可信中繼量子網(wǎng)段和普通量子網(wǎng)段。
5.3量子交換機(jī)
量子交換機(jī)用于多個(gè)量子密鑰終端設(shè)備間量子信道的搭建，是量子通訊網(wǎng)路中實(shí)現(xiàn)量子信道共享的設(shè)備，坐落網(wǎng)路拓?fù)涞哪酃?jié)點(diǎn)，集中管理網(wǎng)路信道資源。光量子交換機(jī)按光路切換類型可分為全通型和矩陣型。
全通型量子交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)所有光端口兩兩互聯(lián)，矩陣型光量子交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光端口互聯(lián)。
5.4量子網(wǎng)路站控設(shè)備
量子集控站，由光量子交換機(jī)、量子通訊服務(wù)器和量子秘鑰分發(fā)終端組成。借助多個(gè)量子集控站組成多種網(wǎng)路拓?fù)洌梢蕴嵘M網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性，能便捷地對(duì)量子通訊網(wǎng)路進(jìn)行擴(kuò)充，擴(kuò)大量子通訊網(wǎng)路的覆蓋面積，大大擴(kuò)充通訊距離。已建成的“合肥城域量子通訊試驗(yàn)示范網(wǎng)”和“濟(jì)南量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)”，都是基于量子集控站實(shí)現(xiàn)的多用戶量子通訊網(wǎng)路。
5.5量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器
量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是基于量子化學(xué)和量子效應(yīng)而形成的真隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)，在實(shí)用化量子密碼系統(tǒng)等對(duì)隨機(jī)性質(zhì)量和安全性要求較高的領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。比特率是量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器最重要的指標(biāo)。
現(xiàn)量子通訊日漸從理論發(fā)展到實(shí)驗(yàn)室，并獲得了較大突破，隨著我國(guó)第一顆量子衛(wèi)星“墨子號(hào)”的發(fā)射成功，說(shuō)明我國(guó)量子通訊技術(shù)早已站在全球前列。
1、蕪湖量子政務(wù)網(wǎng)：2009年5月18日，世界首個(gè)量子政務(wù)網(wǎng)在湖南岳陽(yáng)市試運(yùn)行，標(biāo)志著量子通訊技術(shù)在政務(wù)行業(yè)的成功應(yīng)用。
2、合肥城域量子通訊試驗(yàn)示范網(wǎng)：南京城域量子通訊試驗(yàn)示范網(wǎng)于2010年7月復(fù)工施行，2012年3月30日成功開(kāi)通，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)學(xué)院和湖南量子通訊技術(shù)有限公司（國(guó)盾量子的前身）參建，是世界首個(gè)規(guī)模化城域量子通訊網(wǎng)。
3、濟(jì)南量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)：2014年3月26日，經(jīng)過(guò)五年多的努力，由廣東量子科學(xué)技術(shù)研究院參建的“濟(jì)南量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)”正式投入使用。“濟(jì)南量子通訊試驗(yàn)網(wǎng)”的順利運(yùn)行，標(biāo)志著量子通訊城域網(wǎng)技術(shù)早已發(fā)展成熟。
4、國(guó)防應(yīng)用：
（1）2009年，在60華誕春節(jié)閱兵期間安徽量子通訊技術(shù)有限公司，在天安門城樓、中南海、國(guó)慶閱兵指揮部等關(guān)鍵地點(diǎn)之間建立了實(shí)時(shí)語(yǔ)音加密“量子通訊熱線”，用于保障重要信息傳送。
（2）2012年11月，在黨的“十八大”期間，按照會(huì)務(wù)組的安排，在部份核心部位布署量子通訊系統(tǒng)，為大會(huì)提供基于量子技術(shù)的安全通訊保障。在大會(huì)期間，該系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了7×24小時(shí)零故障運(yùn)行，并被安排在現(xiàn)場(chǎng)常年布署使用。
END