量子通信的特点及应用演示课件
量子通信技术的原理与应用
量子通信技术的原理与应用随着信息时代的到来，通信技术的革新也变得越来越重要。而近年来，量子通信技术也逐渐成为了人们研究的热门话题。与传统的通信技术不同，量子通信技术利用量子力学原理进行信息传输，具有不可复制、不可窃取、安全可靠等特点，受到了广泛关注。本文将介绍量子通信技术的原理与应用，以及其在实际生活中的应用前景。
一、量子通信技术的原理
量子通信技术是基于量子力学原理的，因此了解量子力学的基本原理是理解量子通信技术的前提。量子力学是一门研究微观粒子行为、能量和相互作用的学科。在量子力学中，量子叠加和量子纠缠是常见的现象。量子叠加指的是一个粒子的状态可以处于多个状态之间，而不是单一的确定状态；量子纠缠则是指两个粒子之间存在着一种相互作用，使得它们的状态是相互关联的。
量子通信技术的原理就是基于这些特性，利用量子叠加和量子纠缠来实现信息传输。在量子通信中，通信双方会使用“量子密钥分发”进行保密信息的传输。这个过程可以看成是双方之间共享一
个密钥，通过这个密钥来加密和解密信息。而这个密钥的生成过程，则是基于量子力学原理来实现的。
具体来说，量子通信技术的密钥生成过程包括以下几个步骤：
1. 量子态发送：发送方将量子比特送到接收方，这个过程包括对量子比特进行编码和传输。
2. 量子态接收：接收方接收到量子态，然后进行解码。
3. 挑选暗码：对于接收到的量子态，接收方将其中一部分留作测量，另一部分则存储在本地。
4. 测量随机值：接收方对留存的量子态进行测量，得到一个随机值，并将这个值发送回发送方。
5. 公开验证：发送方和接收方会比对测得的随机值，以确定两端是否在传输过程中存在干扰和窃听。
《量子通信》课件
量子密钥的优势
由于量子态的特性，任何窃听者 都无法在不被检测的情况下获取 密钥，从而保证了通信的安全性 。
量子隐形传态
量子隐形传态
利用量子纠缠，将一个量子比特的状 态传输到另一个远距离的量子比特上 ，而不需要直接传输量子比特本身。
传输过程
通过测量纠缠态中的一个量子比特， 另一个纠缠态的量子比特的状态也会 被确定，从而实现信息的传输。
量子通信在金融领域的应用将主要涉及加 密和安全传输等方面，保障金融交易的安 全性和保密性。
由于量子通信具有高度安全性，未来在军 事领域的应用将涉及机密信息的传输和存 储等方面。
政务领域
科研领域
政府机构可以利用量子通信技术实现高度 保密的政务通信和数据传输，保障国家安 全和机密信息的安全。
Leabharlann Baidu
科研机构可以利用量子通信技术实现全球 范围内的数据传输和共享，加速科研成果 的交流和应用。
通信网络建设
量子通信网络的构建需要大量 的基础设施和技术支持，成本 较高，需要投入大量资金和资 源。
标准化和产业化
目前量子通信的标准化和产业 化进程仍需加强，需要制定统 一的标准和规范，促进产业的
发展。
量子通信的未来发展方向
01
02
03
04
技术创新
未来量子通信技术的发展将更 加注重技术创新和突破，以提
第1讲 量子通信概述ppt课件
方法：讲授、启发、讨论
目的：了解量子通信的基本概念及其特点，了解量子
通信的类型，熟悉量子通信系统的指标，理解量子通 信的发展现状与展望。
时间：90分钟
2
一、量子力学简介
理论物理四大力学 物理学分为普通物理学（牛顿力学、热学、电磁学、光学、原子物理与
相对论）和理论物理学（四大力学—— 理论力学、热力学与统计力学、电动 力学、量子力学）。 理论力学 用分析力学（即拉格朗日力学和哈密顿力学）观点处理牛顿力学问题。 热力学与 研究热运动的规律和热运动对物质宏观性质的影响。 统计力学 电动力学 研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。 量子力学 研究物质世界微观粒子运动规律。
32
量子通信发展展望
量子计算技术的发展将会大大促进量子通 信的发展 ，随着量子存贮能力的突破和量 子计算技术的发展，量子纠错编码、量子 检测等技术的应用，量子通信系统的性能 将会得到很大的提高 。
33
四、量子通信系统的指标
1. 量子误码率 2. 通信速率 3. 通信距离
34
1.量子误码率
对于个人通信而言，信息安全或许只是个人隐私之类，而对于军事、金 融、政务、商业等领域而言，通信安全的重要性不言而喻。
二战中，波兰人和英国人成功破译了德国著名的“恩格玛”密码，因此，盟军提 前得知了德国的许多重大军事行动；美军破译日本的高级密码———“紫密”，击毙了 日本海军大将山本五十六，扭转了美军太平洋战场的被动局面。
量子通信技术的原理及应用
量子通信技术的原理及应用量子通信技术是近年来备受关注的新兴技术，其原理和应用已引起广泛关注。量子通信技术是基于量子力学的原理和技术，能够实现不可破解的加密、超高速传输、超远距离通信以及量子计算等多种功能。本文将介绍量子通信技术的原理和应用，并探讨其未来发展方向。
一、量子通信技术的原理
在传统的通信中，信息的传输是利用电子、光子、声波等载体完成的，而量子通信技术则是利用量子信息进行通信的。量子通信技术的核心是量子比特（qubit）的存储、传输和操作。由于量子比特具有量子纠缠、量子隐形传态、量子态复制不可能等基本特性，因此在信息的传递、存储、处理等方面有着传统通信技术无法比拟的优势。
在量子通信中，信息的传递是通过量子态的传输完成的。量子态包括脉冲光子和自旋电子等物理量子，最常用的是使用光子作为量子比特来传递信息。量子比特具有叠加态的特性，也就是说可以同时处理0和1两种信息。因此，可以用一个量子比特同时处理多个信息，从而大大提高通信效率。
二、量子通信技术的应用
量子通信技术不仅仅是一个学术话题，更是一个具有广泛应用
前景的技术。目前，量子通信技术主要应用于保密通信、量子密
钥分发、量子计算、量子测量等领域。
1. 保密通信
相信大家对于保密通信并不陌生，比如军事、情报、金融等领
域中需要保密通信，这些信息的泄露都将会面临非常严重的后果。而传统的保密通信技术基于复杂编码算法，而量子通信技术则依
赖于量子物理学的基础。利用随机的量子的结果来传递明文和密文，例如密钥分发技术，只要你存在偷窥，则将会改变原始密钥
量子通信技术及其应用前景
量子通信技术及其应用前景
随着信息技术的飞速发展，人们已经进入了智慧时代。在智慧
时代中，信息的安全性越发重要。为了确保信息的安全性，科学
家们提出了量子通信技术。量子通信技术是一种基于量子力学原
理的通信方式，它能够确保信息传输的安全性。本文将介绍量子
通信技术及其应用前景。
一、量子通信技术的概述
量子通信技术的核心是量子密钥分发。互联网上所有的通信都
需要加密，加密的关键是密钥。密钥的传输必然涉及到通信，为
了确保密钥的安全，必须采用一种通讯手段，这就是量子通信。
量子通信技术的最大优势是可以确保密钥的安全性。量子通信技
术将通信所采用的光子拆分成单一光子，对其状态进行测量，以
此来传递比特或者量子比特。由于光子是不能被复制的，所以量
子通信技术在传递密钥时会受到拦截，因此它能保证密钥的安全。
二、量子通信技术的特点
1. 安全：量子通信技术采用量子密钥分发方式，对密钥的传输
进行了加密，使中间节点无法获得密钥，减少了黑客的攻击机会。
2. 高效：量子通信技术传输数据的速率快，最高速度可达到光速。同时，量子通信还可以同时传输多个信息，也能在不同的频
道传输不同的信息。这都能极大地提高通信效率。
3. 大容量：量子通讯技术的媒介是光子，光子之间没有明显的
对抗，容易实现多通道和多用户同时传输数据，且在某些情况下
甚至可以实现广播方式下的数据传输。
4. 长距离：量子通信技术能够在长距离上进行通信，即便在1000公里左右的传输距离上，其安全性仍然高于现行的加密通信
网络。
三、量子通信技术的应用前景
量子通信技术是未来信息交互的发展方向，它的应用前景十分
第五章 量子通信的关键技术
Bob EPR2: ......... 0 1 1 0 ...............
④ 为了使量子隐形传态成功完成,Alice通过经典通道把测量结果 告诉给Bob.最后Bob根据测量结果对粒子3做适当的幺正变换， 3a, z 3b, x 3c,iy 3d, 将得到最终的态
按所在空间分为：陆上、水下和空间系统； 按传输介质分为：无线和有线量子通信系统，有线 量子通信系统又可分为：电缆和光缆量子通信系统；
按其采用的技术可分为：一般量子通信系统和量子 纳米通信系统；
按照所传输的信息可分为：经典的量子通信（主要 用于密钥的传输）和量子的量子通信（主要用于量 子隐形传态和量子纠缠的分发）。
23 1
23
11
2016/11/4
Teleportation
public communication
粒子2 粒子1
粒子3
Alice
Bob
EPR Source ② 粒子2和粒子3构成EPR对,Alice拥有粒子2,Bob拥有粒子3. 这个EPR对与粒子1构成的量子体系的复合波函数可以表示成两 ( 和 是粒子1和粒子2所在的四维 个态的直积形式 希尔伯特空间中的Bell基) 123 1 23
第五章 量子通信中的关键技术
量子通信ppt
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量子通信技术的发展与应用
量子通信技术的发展与应用随着科技水平的不断提高，人类对于通信技术的要求也越来越高。而传统的通信技术的发展已经逐渐达到了瓶颈，因此，一种全新的通信技术开始受到了越来越多的关注，这就是量子通信技术。
量子通信技术在通信领域中被誉为是“神通”，它在保密性、可靠性、速度、精度等方面有着传统通信技术无法比拟的优势。
一、量子通信技术的原理及发展历程
量子通信技术的成功与量子力学的研究密不可分。最早的量子通信实验是在1970年代初期进行的，当时，科学家们通过光子的干涉现象来实现量子通信。一直到1982年，加拿大的科学家
BB84提出量子密钥分发协议，这是量子通信的基石之一。
在20世纪90年代，随着光子技术和激光技术的日益成熟，量子通信技术的发展也进一步加速。2004年，学者们通过对量子纠缠技术的研究，成功开展了量子密钥分发的全球远距离实验，并在2005年通过了100公里以上的实验。
二、量子通信技术的优势
1.保密性：量子通信利用量子态的演化进行加密和解密，由于
量子态的测量会破坏其本身的状态，因此，只有发送方和接收方
在通讯时各自保留了一份参考样本时，才能确保通讯的保密性。
2.可靠性：在传统通信技术中，信息的传播过程中往往会受到
干扰，从而导致信息的丢失或损失。而量子通信技术则通过量子
纠缠的方式，可以在信息传输过程中自动纠正出错的信息。
3.速度：传统通信技术所能达到的通信速度已经接近极限。而
量子通信技术基于量子纠缠和量子超越的原理，可以在瞬间完成
信息的传输。
4.精度：量子通信技术可以在纳秒级别内进行信息传输，而能
科普量子通信(共7张PPT)
量子的由来
第五次索尔维会议与会者合影(1927年)
一张传说中集中了地球上三分之一智慧的照片
-2-
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量子通信 “量子通信”=量子物理+信息科学
量子物理
研究微观粒子的运 动规律
量子通信 其特点：高效率
绝对安全
信息科学 人与人、物与物传递 的消息
-5-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第五次索尔维会议与会者合影(1927年) “量子通信”=量子物理+信息科学 人与人、物与物传递的消息 一人张与传 人说、中物集与中物了传地递球的上消三息分之一智慧的照片 “第量五子次通索信尔”=维量会子议物与理会+信者息合科影学(1927年) 一“量张子传通说信中”=集量中子了物地理球+信上息三科分学之一智慧的照片 “研量究子微通观信粒”=子量的子运物动理规+信律息科学 研究微观粒子的运动规律 第一五张次 传索说尔中维集会中议了与地会球者上合三影分之(19一2智7年慧) 的照片 一研张究传 微说观中粒集子中的了运地动球规上律三分之一智慧的照片 一 人张与传人说 、中 物集 与中 物了 传地 递球 的上消三 息分之一智慧的照片 “量子通信”=量子物理+信息科学 “研量究子微通观信粒”=子量的子运物动理规+信律息科学 人与人、物与物传递的消息 一张传说中集中了地球上三分之一智慧的照片 第五次索尔维会议与会者合影(1927年)
精品课件-量子通信(研究生 裴昌幸)-第四章 量子密钥分发
4.3 基于偏振编码的QKD系统的原理与实现
4.3.1发送端的组成不同偏振单光子源的产生
(1)
LD
4.1 量子保密通信
4.1.1 量子保密通信系统
信息
加密
OTP 解密
密性放大
基矢对比 信息协调
随机数 发生器
量子信号源
调制
QKD单元
密性放大
随机数 发生器
测量基
基矢对比 信息协调
探测器
4.1.2 量子密钥分发的含义
（Quantum Key Distribution，QKD） 通信双方以量子态作为信息的载体，通过量子信道传输，
ATT Single photons
λQ
Fiber link
协议的具体流程描述：
（5）Bob通过经典信道告诉Alice他所选用的每个比特的 测量基。
（6）Alice告诉Bob哪个测量基是正确的并保留下来，其 余的丢弃，得到原始密钥。
（7）Alice和Bob从原始密钥中随机选择部分比特公开比 较进行窃听检测，误码率小于门限值的情况下，进行下一 步；否则认为存在窃听，终止协议。
（2）Bob对接收到的每一个光子随机选择测量基进行测量。 （3）Bob通过经典信道告诉Alice哪些位置获得确定的测量结
量子卫星通信技术的特点与使用方法详解
量子卫星通信技术的特点与使用方法详解
量子卫星通信技术是一种基于量子物理原理的通信方式，通过利用量子纠缠、量子隐形传态等特性，在传输过程中实现了高度安全性和传输效率。本文将详细介绍量子卫星通信技术的特点以及使用方法。
首先，量子卫星通信技术的特点在于其高度的安全性。传统的通信方式存在信息被窃听和篡改的风险，而量子卫星通信利用量子纠缠原理，即使被截获的量子比特被测量，也无法获取原始信息，因为测量过程会破坏量子态。这种特性保证了通信的机密性，使得量子卫星通信在军事、政府和金融等领域具有广泛的应用前景。
其次，量子卫星通信技术具有高传输效率的特点。由于量子通信可以实现量子态的远程传输，无论传输的距离有多远，传输速度几乎是光速，大大提高了数据的传输效率。这对于大规模数据的实时传输和云计算等应用具有重要意义。此外，量子卫星通信还可以实现点对多点的传输模式，提升了多方通信的效率。
另外，量子卫星通信技术具有对抗窃听的能力。传统的通信方式在传输过程中存在窃听的风险，黑客可以截获信息进行窃取。而量子卫星通信技术通过利用量子纠缠和量子隐形传态等特性，在量子比特被截获的情况下就能够发现窃听行为，并及时中断通信，保障通信的安全性。
对于量子卫星通信技术的使用方法，首先需要建立起量子通信网络。这需要利用地面的光学器件和天上的卫星来实现量子比特的传输。卫星上的量子装置负责产生和接收量子比特，并将其与地面的光学器件连接起来。地面的光学器件用于处理和检测传输的量子比特，形成完整的量子通信网络。
在建立好量子通信网络后，就可以进行量子通信了。在发送方，首先将待传输的信息转化为量子比特，并将其通过卫星传输到接收方。接收方收到量子比特后，利用相同的量子态进行测量和解码，就能够还原出原始的信息。这个过程中需要注意保持量子比特的完整性，避免在传输过程中发生干扰。
量子通信的特点及应用
四、国内外发展现状
• （二）国外发展现状 • 1、美国
• 美国于2012年发展了一套可行的带有足够复杂度的量子计 算技术,以其充当量子计算检测平台的功能,在这个平台之 上去探索量子计算机的构建及算法等问题。 • 布什总统又在2006年1月31日的国情咨文中宣布了美国竞 争力计划(ACI)。在该计划中第4项就是突破技术障碍, 实 现量子信息处理技术的实际应用。
三、量子通信的应用
• (四) 用于对潜通信
量子通信是一种不同于 传统波通信的新概念通信, 与其他传统通信技术相比, 在对潜通信上有一些特殊 的优点。在同等条件下, 量 子通信获得可靠通信所需 的信噪比比其他通信手段 要低30到40dB左右。
四、国内外发展现状
（一）国内发展现状
1995年，中国科学院物理所首次以BB84协议方案在国内完 成了演示实验。 2000年中科院物理研究所和中科院研究生院合作完成了国内 第一个850nm波长全光纤1.1km量子保密通信实验。 2003年，中国科学技术大学中科院量子通信重点实验室成功 地在校园内铺设了总长为3.2km的量子通信系统。 2005年中国科学技术大学郭光灿院士领导的科研小组，通过 现有光缆线路在北京和天津之间实现了125km量子通信原理 性实验。
二从信息学的角度我们则认为量子通信是利用量子力学的基本原理如量子态不可克隆原理和量子态的测量塌缩性质等或者利用量子态隐形传输等量子系统特有属性以及量子测量的方法来完成两地之间的信息传递
量子通信技术的实际应用场景解析
量子通信技术的实际应用场景解析
量子通信技术是一种基于量子力学原理的高安全性通信方式，利用量子特性进行信息传递和加密保护。与传统通信方式相比，量子通信技术具有更高的安全性和隐私保护能力。随着量子科技的迅猛发展，量子通信技术正逐渐应用于各个领域。本文将介绍量子通信技术的实际应用场景，并分析其在这些场景中的应用效果。
1. 金融领域
在金融交易中，保护交易数据的安全性和隐私性尤为重要。量子通信技术可以通过量子密钥分发，实现信息的安全传输。通过量子通信技术，金融机构可以确保交易数据不被窃取或篡改，提高交易的可靠性和安全性。此外，量子通信技术还可以应用于高频交易系统中，提高交易速度和效率。
2. 军事安全领域
在军事领域，通信信息的保密性对于保护国家安全至关重要。传统的加密方法可能会被破解，因此需要更高级别的安全保护。量子通信技术可以实现量子密钥分发和量子随机数生成，确保通信的安全性和不可伪造性。通过量子通信技术，军方可以保障军事指挥和通信的隐秘性，防范敌对势力的监听和窃取。
3. 物联网领域
物联网技术的普及带来了大量的数据传输和信息交换需求。然而，传统的通信方式存在安全隐患，容易受到黑客攻击。量子通信技术可以提供更强的安全保护，确保物联网设备之间的通信不会被窃听和篡改。通过量子通信技术，物联网的数据传输和信息共享可以更加可靠和安全。
4. 云计算领域
云计算是一种分布式计算模式，对通信的要求很高。量子通信技术可以加密云服务器和用户之间的通信数据，保护云计算中的数据隐私。量子通信技术还可以用于量子云计算，提供更高层次的数据加密和安全保护，防止黑客入侵和数据泄露。
量子通信技术的应用和前景
量子通信技术的应用和前景
随着信息技术的不断发展，通信技术也在不断的更新换代。其中，量子通信技术是当前最先进和最安全的技术之一。它将量子
力学的机制应用到通信领域，使得通信过程中的信息密度和传输
速度都得到了极大的提升。本文将就量子通信技术的应用和前景
进行分析。
一、量子通信技术的特点
量子通信技术是利用量子力学中的特殊性质进行通信的一种技术。它的主要特点有以下几点：
1. 安全性高：传统的通信技术使用的是加密算法来保证安全性，但是由于算法被破解或者保密钥匙被泄露等问题，安全性并不能
得到充分的保障。而量子通信则利用量子物理学原理中的量子纠
缠特性，通过单光子的单极化来实现信息的传输，保证了通信的
安全性。即便是黑客使用最先进的隐匿窃听技术，也无法在字面
上受到量子通信的破坏和窃听。
2. 速度快：相较于传统通信技术，量子通信技术传输速度更快。因为量子通信技术恰好是利用量子的物理特性来传输信息，所以
在传输过程中信息可以实现瞬间传输。
3. 保存时间长：由于光子具备的特殊性质，它具有长时间的保
存特性，所以量子通信技术中的信息也能够保存较长的时间。
二、量子通信技术的应用
量子通信技术已经开始在实践中应用，未来还会有更多的场景
利用它的特殊性质。主要应用场景如下：
1. 金融领域：在金融领域中，进行数据交换和交易过程中，需
要极高的安全性和稳定性。而量子通信技术能够在保障正当双方
的私密通信的同时，也能在保证交易被毫无干扰地传输到对方的
情况下，大大提升金融交易的快速性与准确性。
2. 政务领域：在政务领域中，用于保密的传输的重要性显而易见，比如：机密信息的在线和离线交换过程，绝密文件的咨询、
量子通信PPT课件
通过软件加密，例如经典的RSA公钥加密算法，该算法基于一 个十分简单的数论事实：将两个大质数相乘十分容易，但是想要对 其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密 钥。其破解难度很高，甚至于最快的超级计算机也无法快速破解。
隐患
我们需要考虑未来的事情，即将来计算机技术可能得到 突破，比如超级计算机技术的发展和量子计算机的出现等等， 这会使得软件加密的破译速度越来越快，使得破译存在可能。
光纤弯曲窃听法
原理是通过将光纤弯曲，使得 光信号外泄，并被相应的探测 器探测到。而由于光纤损耗会 受环境因素影响，例如温度， 压力的影响，导致光纤损耗是 不确定的。因此，窃听者所导 致的损耗会淹没在环境变化里， 无法被接收端察觉。
电缆通信和光纤通信存在的问题：
1
窃听手段简单
2
窃听者无法被察觉
解决方法
02 量子通信有哪些协议？ 是如何工作的？
量子密钥分配协议-BB84协议
量子比特编码方式
接收端测量基示意图
◎ 码元0对应光子偏振方向为水平或斜向下45度 ◎ 码元1对应光子偏振方向为垂直或斜向上45度
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
量子通信
量子通信技术的基本原理与应用详解
量子通信技术的基本原理与应用详解
量子通信是一种基于量子力学原理的通信技术，利用光子的量子特性传递和处理信息。相较于传统的通信方式，量子通信具有更高的安全性和传输效率，被广泛应用于通信领域。本文将详细介绍量子通信技术的基本原理和其在实际应用中的相关领域。
首先，我们来了解量子通信技术的基本原理。量子通信利用了量子力学中的量子纠缠和不可克隆定理两个重要原理。
量子纠缠是指两个或多个量子系统在某种特殊状态下关联在一起，一个系统的量子状态的改变会立即影响到其他系统，即使它们之间的距离非常远。这种现象被称为“纠缠态”。利用量子纠缠可以实现远距离的安全通信，因为纠缠态的特殊性质使得任何窃听者都无法窃取通信内容，确保了通信的安全性。
不可克隆定理是指在量子力学中，不可能完美地复制一个未知量子态。这意味着，如果发送方使用量子态来传输信息，那么接收方将能够检测到任何窃听或篡改的行为。这种不可克隆性为量子通信提供了一种高效安全的手段，使得通信的隐私和保密性得到保障。
基于以上原理，量子通信技术可以应用于多个领域。
量子密钥分发是量子通信技术的一项重要应用。传统的密钥分发方式存在被窃取和破解的风险，而量子密钥分发则通过利用量子纠缠以及不可克隆性原理，实现了完全安全的密钥分发。发送方通过量子纠缠产生和发送一组量子比特，接收方利用不可克隆性检测是否存在窃听。通过该方式，可以实现信息安全的密钥分发，为后续的通信过程提供安全保障。
量子隐形传态是量子通信的另一个重要应用。通过量子纠缠，发送方可以将量子信息传输到接收方，而无需真正的物质传输。这种隐形传态的特性使得量子通信
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二、量子通信的特点
• （四) 、具有窃读可知 性, 通信保密性好。
根据量子不可克隆的特点, 信息的量子比特或量子位 一经检测就会产生不可还 原的改变。用量子位传递 加密信息若在到达预定接 收者之前途中被窃取,预定 接收者肯定能够发现。
7
二、量子通信的特点
• （五) 无电磁波辐 射, 通信隐蔽性好。
统的极限, 满足高效
控制指挥及决策的
需要。
11
三、量子通信的应用
• 3、军事信息系统需要有极强的信息分析综 合能力。
• 基于量子态叠加理论, 可以用量子叠加方式 来处理信息,可在几分之一秒内实现1000位 数的因式分解, 这不仅使经典密码无密可保, 而且可实现对侦察情报数据的实时分析与 综合, 完全满足军事信息系统对信息分析综 合及决策的需求。
量子通信技术发展及 军事应用前景
1
一、量子通信的概念
• （一）、从物理学 的角度，量子通信 可以被理解为在物 理极限下，利用量 子效应实现的高性 能通信。
2
一、量子通信的概念
• （二）、从信息学的角度， 我们则认为量子通信是利 用量子力学的基本原理 （如量子态不可克隆原理 和量子态的测量塌缩性质 等）或者利用量子态隐形 传输等量子系统特有属性， 以及量子测量的方法来完
• 布什总统又在2006年1月31日的国情咨文中宣布了美国竞 争力计划(ACI)。在该计划中第4项就是突破技术障碍, 实 现量子信息处理技术的实际应用。
20
四、国内外发展现状
• （二）国外发展现状 2、日本
2000年,日本将量子通信技术作为一项国家级高 技术列入开发计划,10年内投资400多亿日元,主要 研究光量子密码及光量子信息传输技术。日本邮 政省的目标是,在2020到2030年前后使量子保密 通信网络和量子通信网络技术达到实用化的水平 。
13
三、量子通信的应用
(三) 用于信息对抗 • 1、光量子密码具有
窃听可知性
这一特性将使网络信息安全 出现划时代的革命, 而且 光量子加密设备可与现在 的光纤通信设备融合, 制 成目前光纤通信的换代端 机, 用此来改进目前军用 光网信息传输保密性, 从 而提高信息保护能力。
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三、量子通信的应用
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四、国内外发展现状
（一）国内发展现状
1995年，中国科学院物理所首次以BB84协议方案在国内完 成了演示实验。 2000年中科院物理研究所和中科院研究生院合作完成了国内 第一个850nm波长全光纤1.1km量子保密通信实验。 2003年，中国科学技术大学中科院量子通信重点实验室成功 地在校园内铺设了总长为3.2km的量子通信系统。 2005年中国科学技术大学郭光灿院士领导的科研小组，通过 现有光缆线路在北京和天津之间实现了125km量子通信原理 性实验。
量子通信是没有经 典意义上的电磁辐 射的, 无论现有的无 线电探测系统性能 如何先进, 对量子通 信这种完全电磁静 默的通信目标是无
能为力的。
8
三、量子通信的应用
决定
特点
应用
量子通信众多的特点决定了它的广泛用途， 尤其在军事领域。
9
三、量子通信的应用
• （一）军事信息系统中的应用 1、军事信息系统需要高速率、大容量传输处
17
四、国内外发展现状
• （一）国内发展现状
2006年中国科学技术大学潘建伟教授领导的科研小 组，利用纠缠光子对实现了不受外界干扰的量子 密码传输。
2007年3月，郭光灿小组在北京网通建立了有4个用 户的量子密码通信网络，用户间最短距离32km， 最长距离42.6km。
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四、国内外发展现状
（一）国内发展现状 • 2008年10月，潘
建伟小组构建了基 于商用光纤和诱骗 态相位编码的3节 点量子通信网络， 节点间距离20km ，实现了实时网络 通话和3方对讲功
能。
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四、国内外发展现状
• （二）国外发展现状 • 1、美国
• 美国于2012年发展了一套可行的带有足够复杂度的量子计 算技术,以其充当量子计算检测平台的功能,在这个平台之 上去探索量子计算机的构建及算法等问题。
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四、国内外发展现状
• （二）国外发展现状 3、欧洲等国
欧洲也成立了以英国、法国、德国、意大利、奥 地利和西班牙等国在内的量子信息物理学研究网 。这是继欧洲核子中心和航天技术的国际合作之 后, 又一大规模的针对科技重大问题的国际合作, 并于1999年建立了集中12个研究项目的国际财团 。
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五、给我们的启示
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三、量子通信的应用
• (二) 用于隐蔽通信
通信隐身的关键之一是要降低电磁辐射, 而经典通信都 要依靠电磁波来传输信号, 特别是远程无线通信需要辐射 很强的电磁波, 即便是激光通信, 尤其是空间激光通信, 也 要辐射很强的光波, 这就破坏了通信隐身条件。但光量子 通信既无电磁波辐射, 也无强光波辐射, 这就为通信隐身提 供了电磁静默环境。敌方无从知晓是否在通信以及通信者 的位置, 使通信真正实现了隐蔽
2、绝对安全的密 码和传输手段。 光量子通信没有 电磁辐射, 也没有 强光辐射, 敌方难 以截获和破坏我 方密码, 从而确保 了信息传输的安 全。
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三、量子通信的应用
• (四) 用于对潜通信
量子通信是一种不同于 传统波通信的新概念通 信, 与其他传统通信技术 相比, 在对潜通信上有一 些特殊的优点。在同等 条件下, 量子通信获得可 靠通信所需的信噪比比 其他通信手段要低30到 40dB左右。
成两地之间的信息传递。
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二、量子通信的特点
• (一) 信息效率高 量子信道中光量子
的信息效率比经 典信道中光子的 信息效率要高几 十倍。
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二、量子通信的特点
• (二) 信噪比低 在同等条件下,
量子通信获得 可靠通信所需 信噪比比一般 通信低很多。
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二、量子通信的特点
• （三 ）ห้องสมุดไป่ตู้非局域性
量子隐形传态非局域性, 且与 传播媒质无关。在对量子 纠缠对中的一个光量子进 行操作的同时, 另外一个 处于纠缠态的量子的态也 会发生相应的变化, 这说 明作为信息载体的物理量 子本身并没有被传送, 所 送的是量子的态。
量子技术若能及时地开发、集成由量子技术基 础研究所萌生的新技术, 我们就有能力实现我军 相关装备从跟踪到超越的跨越式发展。量子通 信技术的实用化研究刚刚起步, 我们应抓往这一 机遇, 采取有效的方法, 运用科学的组织方式,投 入相应的研究经费, 推动我国军事量子通信技术 的研究向纵深发展。
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理及按需共享能力。 量子技术的信息传输处理与计算能力是经典
通信无法比拟的。量子通信的超大信道容 量、超高通信速率和特高的信息高效率, 正 好能满足军事信息系统的特殊要求。
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三、量子通信的应用
• 2、军事信息系统需 要高效的指挥控制 能力。
量子特性在提高
运算速度和增大信
息容量等方面, 可突
破现有经典信息系