量子通信的特点及应用演示课件
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量子通信基础知识-课件
6、 QKD分发实现？
第三步，Bob根据Alice测得的结果，选取相应的幺正变换对粒 子3进行操作， 如果把自旋向上和向下的态矢量用列矩阵表示，即 |↑>→ ，|↓>→(0,1) 它们对应的关系如下表所列。
6、 QKD分发实现？
比如，当Alice测得的粒子1和粒子2处于Bell基|ψ+12>上，并把结 果告诉Bob， 则粒子3塌缩为态，那么B。b就对粒子3进行幺正变换得 U4=|↑>+b|↓> 其它情况可进行类似操作，这样，粒子3就处在了原始的 |ψ1>=a|↑>+b|↓>态上。 显然，此时Alice拥有的粒子1所处的未知态在Bob拥有的粒子3上 完美的重现出 来了，即量子隐形传态圆满成功了。
经典信息:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
6、QKD分发实现？
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、 量子通道和量子测量装置。
量子态发生器
量子通道
量子测量装置
发送过程
传输过程
接收过程
6、 QKD分发实现？
首先，假设Alice手头有一个粒子 A处于未知量子 态，她希望将这个量子态（即一个量子比特的量 子信息）送给远处的Bob，但不传送作为信息载 体的粒子 1本身。Alice和Bob事先需要共享 E PR粒子对 2和 3（即纠缠粒子），由于 E PR粒 子对具有量子关联特性，若对其中一个粒子进行 局域操作（包括测量），另一个粒子的量子态立 即发生相应的变化，因此 E PR粒子对构成Alice 和Bob之间的一条量子通道。
6、 QKD分发实现？
最后，Alice将测量结果（即获得那一个 B ell态）经由经典通道传递给Bob，Bob手头的纠缠 粒子 3会因Alice的测量坍缩到相应的量子态上， 于是Bob在获知Alice的测量结果之后，对粒子 3 做相应的操作，便可以使粒子 3处在与粒子 1原 先未知量子态完全相同的量子态上，这就完成了 粒子 A的未知量子态的量子隐形传送，此时量子 信息的载体是粒子 3，在这过程中Alice和Bob都 不知道他们所传送的量子比特是什么。
量子通信简介素材课件
量子通信的未来应用前景
信息安全领域
利用量子通信的不可破解性和安 全性，可以构建绝对安全的通信 网络，应用于军事、政府和金融
等领域。
远程医疗
利用量子通信技术，可以实现远程 医疗和手术，为患者提供更加便捷 和高效的治疗方案。
物联网领域
利用量子通信技术，可以实现物联 网设备之间的绝对安全通信，提高 物联网的安全性和可靠性。
19世纪末期，物理学界开始 研究量子力学，奠定了量子通
信的基础。
20世纪初期，研究者提出量 子纠缠的概念，为后来的量子
通信奠定了基础。
20世纪末期，基于量子纠缠 的量子通信理论逐渐成熟。
近年来，随着技术的进步，量 子通信实验和实际应用逐渐取
得重大进展。
量子通信的应用场景
01
02
03
保密通信
量子通信可以用于实现绝 对安全的保密通信，适用 于军事、政府、金融等需 要高度保密的领域。
量子纠缠通信可以实现安全密钥分发和 安全直接通信，不需要第三方中继节点
。
量子态传输的关键技术
量子态传输是利用量子态的特性实现信息传输。
量子态传输协议主要包括GHZ协议、BHK协议等。
量子态传输可以实现安全的数据传输，同时还可以实现安全密钥分发和 安全直接通信。
04
CATALOGUE
量子通信的安全性分析
实验结果
展示实验结果，并对结果进行 分析和解释。
量子态传输实验演示
实验目标
演示量子态传输实验的目标，包括验证量子 态传输的可行性和安全性。
实验步骤
详细描述实验步骤，包括准备实验环境、搭 建实验系统、进行实验操作等。
实验原理
阐述量子态传输实验的基本原理，涉及量子 态的制备和测量、量子态的传输等。
《量子通信》课件
量子密钥分发基于量子力学中的不确定性原理和测量 坍缩 原理，能够检测到窃听者对量子态的干扰，从而保证密钥 分发的安全性和可靠性。
量子密钥分发的安全性
量子密钥分发利用量子态的不可克隆性和测量 坍缩原理，确 保了密钥分发的安全性。在量子密钥分发过程中，任何窃听 者对量子态的干扰都会被检测到，从而保证了通信双方能够 生成相同的密钥。
量子系统可以同时处于多个状态的叠加态，即一个量子比特可以同时表示0和1 。
量子纠缠
两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联，当一个量子比特的状态发生变 化时，另一个量子比特的状态也会相应地发生变化，无论它们相距多远。
量子密钥分发
量子密钥分发
利用量子态的特性，通过量子信 道安全地分发密钥，用于加密和 解密信息。
量子随机数生成器
量子随机数生成器
利用量子力学的特性，产生真正的随机数，这些随机数在应用中具有很高的价值和重要性 。
量子随机数生成器的原理
基于量子力学的测量原理，每次测量都会得到一个随机的结果，因此可以用来产生真正的 随机数。
量子随机数生成器的应用
在密码学、统计学、计算机科学等领域中都有广泛的应用，例如在加密算法、模拟和机器 学习中都需要用到随机数，而量子随机数生成器可以提供更安全和更可靠的随机数源。
与传统的加密方式相比，量子通信需要更加复杂的设备和 更高的技术要求。然而，随着技术的不断进步和成本的降 低，量子通信将在未来得到更广泛的应用和推广。
PART 05
量子通信的挑战与未来发 展
量子通信的挑战
技术成熟度
目前量子通信技术仍处于发展 阶段，尚未完全成熟，需要进
一步研究和改进。
通信安全
虽然量子通信具有很高的安全 性，但仍面临一些潜在的安全 威胁和攻击，需要加强安全防 护措施。
量子密钥分发的安全性
量子密钥分发利用量子态的不可克隆性和测量 坍缩原理，确 保了密钥分发的安全性。在量子密钥分发过程中，任何窃听 者对量子态的干扰都会被检测到，从而保证了通信双方能够 生成相同的密钥。
量子系统可以同时处于多个状态的叠加态，即一个量子比特可以同时表示0和1 。
量子纠缠
两个或多个量子比特之间存在一种特殊的关联，当一个量子比特的状态发生变 化时，另一个量子比特的状态也会相应地发生变化，无论它们相距多远。
量子密钥分发
量子密钥分发
利用量子态的特性，通过量子信 道安全地分发密钥，用于加密和 解密信息。
量子随机数生成器
量子随机数生成器
利用量子力学的特性，产生真正的随机数，这些随机数在应用中具有很高的价值和重要性 。
量子随机数生成器的原理
基于量子力学的测量原理，每次测量都会得到一个随机的结果，因此可以用来产生真正的 随机数。
量子随机数生成器的应用
在密码学、统计学、计算机科学等领域中都有广泛的应用，例如在加密算法、模拟和机器 学习中都需要用到随机数，而量子随机数生成器可以提供更安全和更可靠的随机数源。
与传统的加密方式相比，量子通信需要更加复杂的设备和 更高的技术要求。然而，随着技术的不断进步和成本的降 低，量子通信将在未来得到更广泛的应用和推广。
PART 05
量子通信的挑战与未来发 展
量子通信的挑战
技术成熟度
目前量子通信技术仍处于发展 阶段，尚未完全成熟，需要进
一步研究和改进。
通信安全
虽然量子通信具有很高的安全 性，但仍面临一些潜在的安全 威胁和攻击，需要加强安全防 护措施。
量子通信技术量子纠缠科技内容PPT演示
一种新型的通讯方式，
是迄今为止唯一被严格数学证明的绝对安全，
其核也就是通过量子密钥分发，
实现相距遥远的通信双方共享绝对安全的
鱼子密钥。
量子通信
2018 年1月，
潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，
联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、国家天文台等，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，
与奥地利科学院AntonZeilinger研究组合作，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
利用“墨子号”量子科学实验卫星， 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
在全球已
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
是迄今为止唯一被严格数学证明的绝对安全，
其核也就是通过量子密钥分发，
实现相距遥远的通信双方共享绝对安全的
鱼子密钥。
量子通信
2018 年1月，
潘建伟教授及其同事彭承志等组成的研究团队，
联合中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、国家天文台等，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
在中国和奥地利之间首次实现距离达7600公里的洲际量子密钥分发，
与奥地利科学院AntonZeilinger研究组合作，
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
利用“墨子号”量子科学实验卫星， 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
在全球已
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
高二物理竞赛课件：量子通信原理及应用
在网通公司的光纤中实现了125km的量子密钥传输 • 2007年，欧洲联合研究组在自由空间中实现了纠缠态光子的144km距离的
量子通信。 • 意大利和奥地利科研小组，首次识别出从地球上空1500km处的人造卫星上
反射回地球的单光子，实现了太空传输量子信息的重大突破。这一突破表 明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息用于全球通信。
量子保密通信的研究状况－应用
• 2002年，瑞士日内瓦大学-光纤中量子密码通信距离为67km。 • MIT于2001年发布了建立量子互联网的详细计划，并宣称已具备建立量子
互联网的技术。该计划打算在三年内建成量子互联网，并首先在麻省理工 学院建立3个节点。 • 日本从2001年开始十年内投资400亿日元实施“量子通信技术”计划。研 究课题有无法破译的密码技术、量子通信所需要的超高速量子计算机和传 输技术。并计划在2020～2030年使保密通信网络技术达到实用化水平。 • 2004年6月3日，美国防高级研究计划局资助开发的世界上第一个量子密码 通信网络在马萨诸塞州剑桥城投入运行实验。这套网络目前有6个节点，通 过普通光纤传输量子密码加密的数据，与现有互连网技术完全兼容，网络 传输距离约为10千米。 • 2008年，奥地利的科研人员正在完成覆盖欧洲的量子网络通信。 • 2009年，安徽量子政务网和量子电话网络投入使用。
量子远程传态： Quantum teleportation
检测序列 SB
上信道
CE3 SR6 SR7 W4
SR4 SR5 W3
量子信道 下信道
信息序列 SA
CE4
信息发送方 Alice
CM2 经典信道
信息接收方 Bob
量子机密共享： Quantum secret sharing
量子通信。 • 意大利和奥地利科研小组，首次识别出从地球上空1500km处的人造卫星上
反射回地球的单光子，实现了太空传输量子信息的重大突破。这一突破表 明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息用于全球通信。
量子保密通信的研究状况－应用
• 2002年，瑞士日内瓦大学-光纤中量子密码通信距离为67km。 • MIT于2001年发布了建立量子互联网的详细计划，并宣称已具备建立量子
互联网的技术。该计划打算在三年内建成量子互联网，并首先在麻省理工 学院建立3个节点。 • 日本从2001年开始十年内投资400亿日元实施“量子通信技术”计划。研 究课题有无法破译的密码技术、量子通信所需要的超高速量子计算机和传 输技术。并计划在2020～2030年使保密通信网络技术达到实用化水平。 • 2004年6月3日，美国防高级研究计划局资助开发的世界上第一个量子密码 通信网络在马萨诸塞州剑桥城投入运行实验。这套网络目前有6个节点，通 过普通光纤传输量子密码加密的数据，与现有互连网技术完全兼容，网络 传输距离约为10千米。 • 2008年，奥地利的科研人员正在完成覆盖欧洲的量子网络通信。 • 2009年，安徽量子政务网和量子电话网络投入使用。
量子远程传态： Quantum teleportation
检测序列 SB
上信道
CE3 SR6 SR7 W4
SR4 SR5 W3
量子信道 下信道
信息序列 SA
CE4
信息发送方 Alice
CM2 经典信道
信息接收方 Bob
量子机密共享： Quantum secret sharing
第1讲 量子通信概述ppt课件
1925年海森堡基于物理理论只 处理可观察量的认识，抛弃了不 可观察的轨道概念，从可观察的 辐射频率及其强度出发，和玻恩 、约尔当一起建立起矩阵力学。
1900年普朗克为了克服经 典理论解释黑体辐射规律 的困难引入能量子，为量 子理论奠定基础，他本人 也被誉为量子理论之父。
1905年爱因斯坦为了解释 光电效应与经典理论的矛 盾，提出了光量子，后人 称之为光子，为量子理论 的发展打开了局面。
14
量子通信具有传输的高效性
根据量子力学的叠加原理，一个维量子态 的本征展开式有项，每项前面都有一个系 数，传输一个量子态相当于同时传输这个 数据。可见，量子态携载的信息非常丰富， 使其不但在传输方面，而且在存贮、处理 等方面相比于经典方法更为高效。
15
可以利用量子物理的纠缠资源
纠缠是量子力学中独有的资源，相互纠缠 的粒子之间存在一种关联，无论它们的位 置相距多远，若其中一个粒子改变，另一 个必然改变，或者说一个经测量塌缩，另 一个也必然塌缩到对应的量子态上。这种 关联的保持可以用贝尔不等式来检验，因 此用纠缠可以协商密钥，若存在窃听，即 可发现。
经典辅 助信息
量子密钥分发 系统
经典信道（加密数据， QKD辅助信息）
量子信道
接收方
经典保密通信 系统
密钥池
经典辅
量子间接通信
量子间接通信可以传输量子信息，但不是直接传输， 而是利用纠缠粒子对，将携带信息的光量子与纠缠光 子对之一进行贝尔态测量，将测量结果发送给接收方， 接收方根据测量结果进行相应的酉变换，从而可恢复 发送方的信息，如图下所示。这种方法称为量子隐形 传态（Quantum Teleportation），应用量子力学的纠 缠特性，基于两个粒子具有的量子关联特性建立量子 信道，可以在相距较远的两地之间实现未知量子态的 远程传输。
量子通信演讲PPT
THANKS
感谢观看
详细描述
在量子通信过程中，噪声和干扰可能来自各种因素，如环境中的其他粒子、信道中的损耗和退相干等 。这些因素会导致量子态的塌缩和信息丢失，从而影响通信质量。为了解决这个问题，需要采取一系 列措施，如量子纠错码、信道编码和信道容量优化等。
安全性问题
要点一
总结词
量子通信具有很高的安全性，但仍然存在一些潜在的安全 威胁和攻击方式。
目前，量子密钥分发网络已经在金融、政务、军事等领域 得到广泛应用，为保障信息安全提供了强有力的技术手段 。
量子隐形传态实验
量子隐形传态是一种利用量子纠缠实现信息传输的先进技术。在量子隐形传态实 验中，通过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，可以实现 信息的超远距离传输。
量子隐形传态实验的成功实施，为未来的量子通信和量子计算提供了重要的技术 基础，有望在未来的信息传输和处理中发挥重要作用。
05
CATALOGUE
量子通信未来展望
量子通信网络建设
01
02
03
全球量子通信网络
随着技术的不断进步，未 来将构建覆盖全球的量子 通信网络，实现安全、高 速的信息传输。
卫星中继
利用卫星作为中继，将量 子信号传输到更远的距离 ，扩展量子通信网络的覆 盖范围。
城域量子通信网络
在城市范围内构建量子通 信网络，为政府、企业和 科研机构提供安全、可靠 的信息传输服务。
星地量子通信实验的成功实施，证明了量子纠缠在远距离通 信中的可行性，为未来的量子通信网络建设提供了重要的技 术支撑。
量子密钥分发网络应用
量子密钥分发网络是一种基于量子力学原理实现密钥分发 的网络安全通信系统。通过利用量子态的不可克隆性和测 量坍缩原理，量子密钥分发技术能够保证通信双方在传输 过程中密钥的安全性。
科普量子通信(共7张PPT)
-1-
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-
-3-
-4-
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-
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)
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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
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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-
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)
-6-
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量子通信ppt
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QUANTUM COMMUNICATION TECHNOLOGY
量子信息技术及应用简介
01 技术原理简介 02 应用特点难点 03 发展方向用途 04 国际应用现状
Part 01
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Part 02
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量子信息技术及应用简介
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量子通信PPT概况
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10.量子通信的应用
在网络信息安全威胁日益严峻的大背景下， 量子通信作为能够在物理层提供无法被窃听和破 解的绝对安全信息传输的通信技术手段，对于网 络安全和国家安全的战略意义不言而喻。
同时随着量子通信技术的发展，量子通信必 将作为常规通讯手段，走入寻常百姓家。
16/17
Thank you!
2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：将原物的信息分成经
典信息和量子信息两部分，它们 分别经由经典通道和量子通道传 送给接收者。
经典信息:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
13/17
9.中国贡献
3.1997年潘建伟与荷兰学者波密斯特等人首次实现了未知量子态 的远程传输。 4.中科大潘建伟教授及其同事，首次实现了具有存储和 读出功能的纠缠交换，实现了“量子中继器”，向量 子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 5.2010年，中国科技大学和清华大学的自由 空间量子通信实验将通信距离从数百米记 录一步跨越到16公里。 6.2012.08.09，中国科技大学的研究人员再 次创造了新纪录，将通信距离扩大到了97 公里，横跨中国的一个湖泊。
17/17
量子通信
电信工（1）班 秦善达 方诚
1/17
1、量子通信的起源
爱斯派克特和他的小组成功地完成了 1982年，法国物理学家艾伦· 一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出 了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。
10/17
7.量子通信传输的信息
经 典 信 息
用于 量子密钥的传输 但是，量子力学的不确定性原理 不允许精确地提取原物的全部信 息，这个复制品不可能是完美的。 因此长期以来，隐形传送不过是 一种幻想而已 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一 种“完全”的信息传送。从物理学 角度，可以这样来想象隐形传送的 过程：先提取原物的所有信息，然 后将这些信息传送到接收地点，接 收者依据这些信息，选取与构成原 物完全相同的基本单元，制造出原 11/17 物完美的复制品。 量 子 信 息 用于
10.量子通信的应用
在网络信息安全威胁日益严峻的大背景下， 量子通信作为能够在物理层提供无法被窃听和破 解的绝对安全信息传输的通信技术手段，对于网 络安全和国家安全的战略意义不言而喻。
同时随着量子通信技术的发展，量子通信必 将作为常规通讯手段，走入寻常百姓家。
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2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：将原物的信息分成经
典信息和量子信息两部分，它们 分别经由经典通道和量子通道传 送给接收者。
经典信息:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
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9.中国贡献
3.1997年潘建伟与荷兰学者波密斯特等人首次实现了未知量子态 的远程传输。 4.中科大潘建伟教授及其同事，首次实现了具有存储和 读出功能的纠缠交换，实现了“量子中继器”，向量 子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 5.2010年，中国科技大学和清华大学的自由 空间量子通信实验将通信距离从数百米记 录一步跨越到16公里。 6.2012.08.09，中国科技大学的研究人员再 次创造了新纪录，将通信距离扩大到了97 公里，横跨中国的一个湖泊。
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量子通信
电信工（1）班 秦善达 方诚
1/17
1、量子通信的起源
爱斯派克特和他的小组成功地完成了 1982年，法国物理学家艾伦· 一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出 了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。
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7.量子通信传输的信息
经 典 信 息
用于 量子密钥的传输 但是，量子力学的不确定性原理 不允许精确地提取原物的全部信 息，这个复制品不可能是完美的。 因此长期以来，隐形传送不过是 一种幻想而已 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一 种“完全”的信息传送。从物理学 角度，可以这样来想象隐形传送的 过程：先提取原物的所有信息，然 后将这些信息传送到接收地点，接 收者依据这些信息，选取与构成原 物完全相同的基本单元，制造出原 11/17 物完美的复制品。 量 子 信 息 用于
量子通信介绍(演讲)PPT课件
2020/11/19
量子通信
量子通信简单地说，就是基于光的单量子态实现的通 信手段，以完成经典通信手段无法完成对通信任务， 例如保密性任务等。
量子通信就是单模光纤两端加上能代替常用光模块功 能的、光量子态的发送和接收设备，实现基于物理加 密的保密通信。
2020/11/19
爱因斯坦的幽灵——量子纠缠
我国量子通信发展
2013
2014
首次实现携带轨 道角动量、具有 空间结构的单光 子脉冲在冷原子 系综中的存储与 释放
潘团队与中科院 和清华大学合作， 结合诱骗态方法 将安全距离突破 至200公里
2020/11/19
2015
潘建伟、陆朝阳 刘乃乐等组成的 研究小组在国际 上首次成功实现 多自由度量子体 系的隐形传态。
我国量子通信发展
2008
2009Байду номын сангаас
潘团队研制了基 于诱骗态的光纤 量子通信原型系 统，组建了世界 首个3节点链状 光量子电话网
潘团队建成了世 界上首个全通型 量子通信网络， 首次实现了实时 语音量子保密通 信
2020/11/19
2012
潘团队首次成功 实现百公里量级 的自由空间量子 隐形传态和纠缠 分发
生物特征传输
智能传输系统
量子通信应用
涉密数据 电信、证券 保险、银行
未来应用
工商、地税 财政 金融
2020/11/19
量子通信应用
量子卫星
国防军事
量子互联网
量子通信应用
1
在国防和军事领域，量 子通信能够应用于通信 密钥生成与分发系统， 向未来战场覆盖区域内 任意两个用户分发量子 密钥，构成作战区域内 机动的安全军事通信网 络
量子通信
量子通信简单地说，就是基于光的单量子态实现的通 信手段，以完成经典通信手段无法完成对通信任务， 例如保密性任务等。
量子通信就是单模光纤两端加上能代替常用光模块功 能的、光量子态的发送和接收设备，实现基于物理加 密的保密通信。
2020/11/19
爱因斯坦的幽灵——量子纠缠
我国量子通信发展
2013
2014
首次实现携带轨 道角动量、具有 空间结构的单光 子脉冲在冷原子 系综中的存储与 释放
潘团队与中科院 和清华大学合作， 结合诱骗态方法 将安全距离突破 至200公里
2020/11/19
2015
潘建伟、陆朝阳 刘乃乐等组成的 研究小组在国际 上首次成功实现 多自由度量子体 系的隐形传态。
我国量子通信发展
2008
2009Байду номын сангаас
潘团队研制了基 于诱骗态的光纤 量子通信原型系 统，组建了世界 首个3节点链状 光量子电话网
潘团队建成了世 界上首个全通型 量子通信网络， 首次实现了实时 语音量子保密通 信
2020/11/19
2012
潘团队首次成功 实现百公里量级 的自由空间量子 隐形传态和纠缠 分发
生物特征传输
智能传输系统
量子通信应用
涉密数据 电信、证券 保险、银行
未来应用
工商、地税 财政 金融
2020/11/19
量子通信应用
量子卫星
国防军事
量子互联网
量子通信应用
1
在国防和军事领域，量 子通信能够应用于通信 密钥生成与分发系统， 向未来战场覆盖区域内 任意两个用户分发量子 密钥，构成作战区域内 机动的安全军事通信网 络
量子通信PPT
幻想
6.研究突破
1.1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念; 将某个粒子的未知量子态传送 到另一个地方，把另一个粒子 制备到该量子态上，而原来的 粒子仍留在原处。
2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：将原物的信息分成经
典信息和量子信息两部分，它们 分别经由经典通道和量子通道传 送给接收者。
8.爱因斯坦无法解释的现象
量爱 子因 通斯 信坦 的都 魅无 瑞士电信公司在实验中发现，任何隐藏信号从此接收站传送 力法 之解 到彼接收站，仅仅需要一百万兆分之一秒。这一传输速率保 处释 证了接收站能够准确地检测到光子。由此可以推测任何未知 。的 信号的传输速率至少是光速的10000倍。 奇 怪 行 这种现象也许只有通过量子物理学来解释。 为 ， 正 量子物理学认为，任何事物之间都可能存着某种特定的联系。 是 发生于某一物体之上的事件，可能同时对其他物体也会产生影 量 响。这种现象称为“量子纠缠”。不管物体之间的距离有多远， 子 同样存在“量子纠缠”的关系。 物 理 学 而爱因斯坦不仅不接受“量子纠缠”的思想，并且还坚持认为 和 不可能存在比光速还要快的信号，任何比光速快的“鬼魅似的 远距作用”都是不可思议的。
比光速还快！！！
这是由量子力学理论决定的。
3、量子通信研究什么?
量子通信主要涉及： 量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码
简单地说，就是利用量子力 学原理中的量子纠缠传输信 息
实验室
4、工作过程是什么？
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、 量子通道和量子测量装置。
量子态发生器
量子通道
量子测量装置
4、工作过程是什么？
最后，甲将测量结果（即获得那一个 B ell 态）经由经典通道传递给乙，乙手头的纠缠粒子 C会因甲的测量坍缩到相应的量子态上，于是乙在 获知甲的测量结果之后，对粒子 C做相应的操作， 便可以使粒子 C处在与粒子 A原先未知量子态完 全相同的量子态上，这就完成了粒子 A的未知量 子态的量子隐形传送，此时量子信息的载体是粒 子 C，在这过程中甲和乙都不知道他们所传送的 量子比特是什么。
量子通信技术应用概述
量子通信技术应用
量子通信应用案例
量子通信应用案例
▪ 量子密钥分发
1.量子密钥分发的原理是利用量子纠缠和量子不可克隆定理实 现安全通信。 2.量子密钥分发的应用场景包括政府、军队、金融等需要高度 保密的领域。 3.目前，国内外已经有多个商用化的量子密钥分发系统。
▪ 量子安全直接通信
1.量子安全直接通信可以实现无条件安全的信息传输，保障通 信内容的机密性和完整性。 2.该技术利用量子纠缠和量子测量等原理，具有较高的通信速 率和较长的传输距离。 3.量子安全直接通信在未来有望应用于军事、政务等领域。
量子密钥分发技术的应用范围
1.量子密钥分发技术可以应用于军事、政府、金融等多个领域 。 2.它可以提供高强度的安全保障，防止信息泄露和被攻击。 3.随着量子技术的不断发展，量子密钥分发技术的应用范围将 不断扩大。
量子密钥分发技术
▪ 量子密钥分发技术的发展趋势
1.量子密钥分发技术将继续向更高效、更安全的方向发展。 2.未来将研究更高性能的量子密钥分发系统和协议，提高密钥 生成和传输的效率和安全性。 3.同时，量子密钥分发技术将与经典通信技术相结合，为未来 信息安全领域的发展提供更多的可能性。
▪ 量子密集编码技术的优势
1.提高通信效率。量子密集编码技术可以在传输少量量子比特的情况下实现大量经 典信息的传输，提高了通信效率。 2.增强通信安全性。利用量子纠缠的性质，量子密集编码技术可以实现信息加密和 解密，保证通信过程的安全性。
量子密集编码技术
量子密集编码技术的挑战和发展趋势
1.技术难度大。量子密集编码技术的实现需要高精度、高稳定性的实验设备和操作技术，目前仍存 在技术难度大的问题。 2.应用场景有限。由于技术和成本等方面的限制，目前量子密集编码技术的应用场景仍比较有限， 需要进一步拓展。 3.发展趋势良好。随着量子技术的不断发展和应用场景的拓展，未来量子密集编码技术有望成为量 子通信领域的重要技术之一。
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6
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。
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。
15
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。
12
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
• 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。
14
三、量子通信的应用
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。
23
24
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
21
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 。
22
五、给我们的启示
成两地之间的信息传递。
3
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。
4
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。
5
二、量子通信的特点
• （三 ）、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。
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。
10
三、量子通信的应用
• 2、军事信息系统需 要高效的指挥控增大信
息容量等方面, 可突
破现有经典信息系
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
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。
19
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。
16
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。
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
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。
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二、量子通信的特点
• （五) 无电磁波辐 射, 通信隐蔽性好。
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。
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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
• 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。
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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 。
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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
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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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
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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。
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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
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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
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 ）、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。
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 要高效的指挥控增大信
息容量等方面, 可突
破现有经典信息系
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。
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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。
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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
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
（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。
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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