量子糾纏技術與量子通信

　　以下是小編收集的餓關于量子糾纏技術與量子通信的論文，歡迎大家借鑒哦!

　　摘要：本文首先簡要描述量子糾纏技術，其次論述量子通信原理.最后提及量子通信發展的最新情況。

　　關鍵詞：量子通信 量子糾纏 隔空傳物

　　1、概論

　　量子技術于上個世紀八十年代誕生并在二十世紀末在國際學術界引起了巨大興趣和高度重視。以量子糾纏為原理的量子信息技術突破了現有信息技術的物理極限，在通信科學領域中提供新的原理和方法。二十一世紀信息科學將從“經典”時代跨越到“量子”時代，其發展將對國民經濟軍事、國防安全等都有著直接而重大的影響，各國都將量子技術作為重大戰略點投入并發展。

　　2、量子糾纏技術

　　量子糾纏是一種存在于多種量子系統中的一種子系統。從測量學的角度分析，量子糾纏的結果無法獨立于單獨的系統且必定聯系其他系統的參數。通常，一個量子是無法產生糾纏態的，至少要有兩個量子位。假設由C和D構成一個復合系統，如果其量子態不能表示為該系統的糾纏態，則此復合系統的波函數不能表示為該子系統的直積：

　　常見的糾纏態有：兩個粒子構成的貝爾基，它兩兩相交且具有最大的糾纏態;三個粒子構成的GHZ糾纏態等。

　　量子糾纏的實質是一種微觀的多系統之間的一種非定域的關聯，它是傳遞量子信息的通道，這也是用于實現量子通信的基礎。

　　3、量子通信技術

　　量子通信是以量子糾纏技術作為基礎，通過量子糾纏所產生的連鎖效應來實現信息傳遞的一種新型的通信方式。量子通信結合了量子論和信息論，主要應用于量子密碼通信，遠程傳態等。

　　量子通信的信息單位稱為量子比特(qubit)，它是兩種邏輯態的疊加。在量子通信中，我們用量子態來表示信息，信息傳遞和信息處理中遇到的問題都采用量子理論來處理，其中，信息的傳輸是利用量子態在量子通道中的傳送，信息的處理和計算是利用量子態的幺正變換，信息的提取是對量子系統進行測量。

　　我們看到，信息一旦量子化，則量子力學便成為了實現量子通信的物理基礎，量子具有如下特性：

　　(1)量子的糾纏性。

　　(2)量子的不可克隆性。

　　(3)量子的疊加性和相干性。

　　在量子通信系統中，兩個共享信息的人必須共享兩個幾乎一致的成對的量子(如光子)，當其中一個量子攜帶了信息，則此信息會消失或者重現在另一個光子上，以此實現“不加外力”方式傳輸信息。所謂的“不加外力”傳輸是指信息在一個地方消失，又能在另一個地方重現的過程。由于報文是一種“不加外力”方式傳輸信息，因此，量子通信中的發信者與收信者利用報文方式傳輸所共享的量子的數量取決于發送報文本身的長度。由于量子只能成對產生且只能在一對發送者和接受者之間進行傳輸，所以量子通信網絡也只能是一個鏈路一個鏈路地建立。

　　量子通信的特點在于量子通信中的信息傳遞可以不通過通信雙方之間的空間，從而使得通信不會受到空間環境的制約與影響;量子通信的傳輸線路時延可以為0，是最快的通信方式;量子通信中，第三方是無法進行干擾和偷聽。信息的載體—量子，是完全只保存在通信雙方處;量子通信不存在任何電磁輻射污染，屬于環保型新技術。

　　4、量子通信前沿

　　量子通信的實現方式通常有兩種：

　　(1)利用量子耦合技術，制造出多粒子的量子耦合態。

　　(2)利用生物技術，建立意識生物的意識器官之間的某種量子耦合。

　　今年五月，中國科學院成功實現了遠距離量子通信隱態傳輸。量子的運動不遵循中學學過的牛頓定律和麥克斯韋電磁定律，也不遵循描述宏觀物體運動規律的相對論。量子通信最突出的是不能同時滿足實在性和定域性。由于量子處于所有可能狀態的疊加態，當你以不同方式觀測它時，它才明確呈現出特定的狀態，呈現何種狀態與觀測者和觀測方式有關。其實現量子通信隱態傳輸原理如下：第一，把相干的兩個量子A和B分別傳送到信息的發端和收端;第二，另取一個量子C(這個C就是要被傳輸的東西)，在發端對A和C做某種聯合測量;第三，通過經典信道(比如打電話、發郵件等)把聯合測量A與C的結果告知B;第四，收端在得知A與C聯合測量的結果之后，做某種運算(或測量)，運算之后B的狀態與C在測量之前的狀態就一致了(在發端對A和C進行測量的瞬間，由于A和B是相干的，B的狀態也受到了某種程度的影響，這種影響，是C的初始狀態可以在B上還原的根本原因)。到此為止，量子C在發端消失了(對量子的測量會導致量子狀態的變化，從這個意義上講，測量之后的C已經不是原來的C了)，它又出現在收端(收端量子B的狀態與原來C的狀態相同，從這個意義上講，C在收端重現了)。具體到物體從某地消失，瞬間又出現在另外的地方，從上面的解釋可以知道，單從物理原理上說是可能的。更嚴格的說法是物體在某地被銷毀，然后在另一地用相同的原料被重構。

　　與現在的通信方式相比，量子通信最大的特點是信道資源不再是瓶頸，甚至不再是有限的，量子信道的容量無限大，量子態傳輸的速度無限快，而且量子態的傳輸無法攔截，因而是絕對安全的。

　　參考文獻：

　　[1]張鎮九等.量子計算與通信加密[M].華中師范大學出版社，2003.

　　[2]陳志新等.量子保密通信及其發展[J].量子通信學報，2003.20(4)：385-390.

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