量子通信概況課件

量子通信

電信工（1）班秦善達方誠1/17量子通信電信工（1）班秦善達1/171、量子通信的起源1982年，法國物理學家艾倫·愛斯派克特和他的小組成功地完成了一項實驗，證實了微觀粒子“量子糾纏”的現象確實存在。在量子糾纏理論的基礎上，1993年，美國科學C.H.Bennett提出了量子通信（QuantumTeleportation）的概念。1993年，在貝內特提出量子通信概念以后，6位來自不同國家的科學家，基于量子糾纏理論，提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案。從此量子通信發(fā)展起來了。2/171、量子通信的起源1982年，法國物理學家艾倫·愛斯派克特和量子通信（QuantumTeleportation）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。

2、什么是量子通信？PS：量子糾纏是指兩（多）個量子級別的粒子，當其中一顆被操作而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會即刻發(fā)生相應的狀態(tài)變化，盡管距離極其遙遠。（即兩個或多個量子系統(tǒng)之間的非定域非經典的關聯）我們可以通過類比來了解它的意義：

電子通信：通過電信號的參數傳送信息

量子通信：由量子態(tài)攜帶信息3/17量子通信（QuantumTeleportation）2、什3、量子通信有什么優(yōu)點？（一），高效率比光速還快?。?！任何竊聽者都無法竊聽量子密碼通信中的信息而不被發(fā)現?。。∵@是由量子力學理論決定的。因此，它被認為可能是下一代IT技術的支撐性研究?。ǘ?，絕對安全4/173、量子通信有什么優(yōu)點？（一），高效率比光速還快?。?！任何竊（三），信噪比低在同等條件下，量子通信獲得可靠通信所需信噪比比一般通信低很多。（四），無電磁波輻射，通信隱蔽性好量子通信是沒有經典意義上的電磁輻射的，無論現有的無線電探測系統(tǒng)性能如何先進，對量子通信這種完全電磁靜默的通信目標是無能為力的。5/17（三），信噪比低在同等條件下，量子通信獲得可靠（四），無電磁量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼4、量子通信研究什么?簡單地說，就是利用量子力學原理中的量子糾纏傳輸信息實驗室6/17量子通信主要涉及：4、量子通信研究什么?簡單地說，就是利用量量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。量子態(tài)發(fā)生器量子通道量子測量裝置發(fā)送過程傳輸過程接收過程5、量子通信系統(tǒng)的部件7/17量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子態(tài)發(fā)生器量子通道6、工作過程是什么？首先，假設甲手頭有一個粒子A處于未知量子態(tài)，她希望將這個量子態(tài)（即一個量子比特的量子信息）送給遠處的乙，但不傳送作為信息載體的粒子A本身。甲和乙事先需要共享EPR粒子對B和C（即糾纏粒子），由于EPR粒子對具有量子關聯特性，若對其中一個粒子進行局域操作（包括測量），另一個粒子的量子態(tài)立即發(fā)生相應的變化，因此EPR粒子對構成甲和乙之間的一條量子通道。8/176、工作過程是什么？首先，假設甲手頭有一個粒子A處于未知量6、工作過程是什么？

然后，甲對她手頭上的糾纏粒子B和量子信息載體A實施一種所謂的Bell態(tài)測量，這個測量可能輸出4種結果，每種測量結果的幾率為1／4,但一次測量只能給出其中一個結果。甲測量到其中一個Bell態(tài)后，獲得2比特的經典信息，當然這個信息完全無法用來確定未知的量子比特。

9/176、工作過程是什么？然后，甲對她手頭上的糾纏粒子6、工作過程是什么？最后，甲將測量結果（即獲得那一個Bell態(tài)）經由經典通道傳遞給乙，乙手頭的糾纏粒子C會因甲的測量坍縮到相應的量子態(tài)上，于是乙在獲知甲的測量結果之后，對粒子C做相應的操作，便可以使粒子C處在與粒子A原先未知量子態(tài)完全相同的量子態(tài)上，這就完成了粒子A的未知量子態(tài)的量子隱形傳送，此時量子信息的載體是粒子C，在這過程中甲和乙都不知道他們所傳送的量子比特是什么。

10/176、工作過程是什么？最后，甲將測量結果（即獲得那7.量子通信傳輸的信息經典信息量子信息量子密鑰的傳輸量子隱形傳態(tài)和量子糾纏的分發(fā)

幻想所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種“完全”的信息傳送。從物理學角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元，制造出原物完美的復制品。用于用于但是，量子力學的不確定性原理不允許精確地提取原物的全部信息，這個復制品不可能是完美的。因此長期以來，隱形傳送不過是一種幻想而已11/177.量子通信傳輸的信息經典信息量子信息量子密鑰的傳輸量1993年，6位來自不同國家的科學家，提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳態(tài)的方案。但是12/171993年，6位來自不同國家的科學家，提出了利用經典與量子但8.發(fā)展歷程

1.1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念;

2.1993提出量子隱形傳送的方案將某個粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態(tài)上，而原來的粒子仍留在原處?；舅枷耄簩⒃锏男畔⒎殖山浀湫畔⒑土孔有畔刹糠?，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息:發(fā)送者對原物進行某種測量而獲得的。量子信息:發(fā)送者在測量中未提取的其余信息。13/178.發(fā)展歷程1.1993年，C.H.Bennett提出了量中科大量子領頭人潘建偉5.2010年，中國科技大學和清華大學的自由空間量子通信實驗將通信距離從數百米記錄一步跨越到16公里。6.2012.08.09，中國科技大學的研究人員再次創(chuàng)造了新紀錄，將通信距離擴大到了97公里，橫跨中國的一個湖泊。4.中科大潘建偉教授及其同事，首次實現了具有存儲和讀出功能的糾纏交換，實現了“量子中繼器”，向量子通信網絡的最終實現邁出了堅實的一步。3.1997年潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人首次實現了未知量子態(tài)的遠程傳輸。9.中國貢獻14/17中科大量子領頭人潘建偉5.2010年，中國科技大學和清華大學9.中國貢獻7.2016年2月19日，科技部公布的第一批國家重點研發(fā)計劃項目中，量子通信、納米科技等9大專項入選。6.合肥量子通信網建成使用2010年7月啟動建設

2012年3月29日通過驗收30日正式投入使用標志著我國繼量子信息基礎研究躋身全球一流水平后，在量子信息先期產業(yè)化競爭中也邁出了重要一步。15/179.中國貢獻7.2016年2月19日，科技部公布的第一批國家10.量子通信的應用

在網絡信息安全威脅日益嚴峻的大背景下，量子通信作為能夠在物理層提供無法被竊聽和破解的絕