量子通信

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量子通信(Quantum Teleportation)

　　量子通信又稱量子隱形傳送，量子通信是由量子態攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通信過程。量子通信是一種全新通信方式，它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息，是未來量子通信網路的核心要素。

　　量子隱形傳送所傳輸的是量子信息，它是量子通信最基本的過程。人們基於這個過程提出了實現量子網際網路的構想。量子網際網路是用量子通道來聯絡許多量子處理器，它可以同時實現量子信息的傳輸和處理。相比於經典網際網路，量子網際網路具有安全保密特性，可實現多端的分佈計算，有效地降低通信複雜度等一系列優點。

　　量子通信與成熟的通信技術相比，量子通信具有巨大的優越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點，是2l世紀國際量子物理和信息科學的研究熱點。

　　量子通信是利用了光子等粒子的量子糾纏原理。量子信息學告訴人們，在微觀世界里，不論兩個粒子間距離多遠，一個粒子的變化都會影響另一個粒子的現象叫量子糾纏，這一現象被愛因斯坦稱為“詭異的互動性”。科學家認為，這是一種“神奇的力量”，可成為具有超級計算能力的量子電腦和量子保密系統的基礎。

　　量子態的隱形傳輸在沒有任何載體的攜帶下，而只是把一對攜帶信息的糾纏光子分開來，將其一的光子發送到特定的位置，就能準確推測出另一個光子的狀態，從而達到“超時空穿越”的通信方式和“隔空取物”的運輸方式。

　　量子態隱形傳輸就是遠距離傳輸，是在無比奇特的量子世界里，量子呈現的“糾纏”運動狀態。該狀態的光子如同有“心電感應”，能使需要傳輸的量子態“超時空穿越”，在一個地方神秘消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個地方瞬間出現。事實上，糾纏的兩個粒子儘管町以在很遠的距離上一個影響另一個，但它們無法傳遞任何信息。以密鑰為例，當雙方共用同一套密鑰時，並沒有發生信息的傳遞雙方無法利用密鑰做任何事情，直到加密的文本傳來，密鑰才有意義傳送加密文本的速度仍然不可能超過光速。相對論沒有失效。量子通信和傳統通信的唯一區別在於，量子通信採用了一種新的密鑰生成方式，而且密鑰不可能被第三方獲取。量子通信並不神奇。

　　在建立量子態隱形傳輸的基礎上，科學家又疊加上了“後選擇”演算法，完成了一種新模型(P—CTCs）。“後選擇”演算法能夠確保某一特定類型的量子信息態進行隱形傳輸，而將其他量子信息過濾掉。只有經“後選擇”法認定傳輸前後能自相一致的量子信息態，才有資格得到這種“通行證”，進行隱形傳輸。這種情況下，時間旅行成立的先決條件就是一個自治、不產生矛盾的環境狀態。它允許回到過去時空，但禁止一切可能在未來導致悖論產生的行為。

　　量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類：前者主要用於量子密鑰的傳輸，後者則可用於量子隱形傳態和量子糾纏的分發。

　　（1）量子通信的信息傳遞可以不通過通信雙方之間的空間，從而使通信絲毫不受通過通信雙方之間的空間環境的影響，即它是完全抗干擾的；

　　（2）量子通信的線路時延可以為零，即與通信雙方之間的距離無關，從而它是最快的通信方式；

　　（3）可以使第三方無法進行干擾和竊聽，信息載體完全可以只保存於信息的雙方處，因此它是保密性最強的通信方式；

　　（4）不存在任何電磁輻射污染，它是完全環保型的。

　　（1）利用量子耦合技術，製備出多粒子的量子耦合態。這種技術目前難以實現；

　　（2）利用生物技術，建立意識生物的意識器官（如人腦）之間的某種量子耦合，這種技術目前有可能實現。

　　（1）進一步尋找實現多粒子的量子耦合態的方法和技術；

　　（2）利用目前可行的生物技術實現量子超光速通信。最近美國華盛頓大學有兩個小組開始準備類似實驗；

　　（3）對人腦的意識識別過程進行深入研究，進而發展更先進的意識識別模擬技術，並利用生物晶元技術，將人腦的意識識別功能集成於一塊微小的生物晶元中，從而研究出真正的量子通信的產品。