量子通信技术

量子通信技术
【摘要】量子通信是量子信息中的一个重要分支．而其中最典型的量子通信技术是量
子隐形传态和量子密码通信，文章介绍了最近取得较快发展的量子通信技术的历史，量子
通信技术的理论框架，同时也涉及了这个领域的实验研究进展．
[关键词]量子密码；量子通信；量子隐形传态；量子密码通信
(southeastuniversity，10008218)
密码学
l量子通信发展史
1993年，c.h.bennet提出了量子通信的概念。

同年，来自不同国家的六位科学家提
出了一个结合经典和量子方法实现量子隐形传态的方案：将一个粒子的未知量子态传输到
另一个地方，将另一个粒子制备成量子态，原始粒子保持在原来的位置。

其基本思想是将
原始信息分为经典信息和量子信息，分别通过经典信道和量子信道传输给接收机。

经典信
息是通过发送者对原始信息的测量获得的。

量子信息是发送方在测量中未提取的其余信息。

在获得这两种信息后，接收器可以准备原始量子态的完整副本。

在这个过程中，只有原稿
的量子态被传输，而不是原稿本身。

发送方甚至对量子态一无所知，而接收方将其他粒子
置于原始粒子的量子态。

在这个方案中，纠缠态的非局域性起着重要的作用。

量子隐形传
态不仅对人们理解和揭示物理学领域神秘的自然规律具有重要意义，而且可以利用量子态
作为信息载体，通过量子态的传输完成大容量信息的传输，从而实现原理上无法破译的量
子保密通信。

1997年，在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。

这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子
传送到乙地的光子上。

实验中传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子
本身并不被传输。

量子叠加与量子纠缠
2.1量子叠加(quantumsuperposition)
一个量子系统包含几个粒子，这些粒子根据量子力学定律运动。

该系统被称为处于状
态空间（通常使用Hilbert）
空间来表述)的某种量子态。

量子信息处理研究以量子态为信息载体的信息论与技术，量子系统与经典系统的一个最大区别是它可以处于多个不同态的叠加态。

经典信息系统以
一个位或比特(bit)作为信息单元。

从物理角度讲．比特是个两态系统．它可以制备为两
个可识别状态中的一个．如是或非，真或假，0或1。

在量子信息系统中，常用量子位或
量子比特表示信息单元，量子比特是两个逻辑态的叠加态。

用量子态来表示信息是量子信
息的出发点．有关信息的所有问题都必须采用量子力学理论来处理，信息的演变遵从薛定谔方程．信息的传输为量子态在量子通道中的传送，信息的处理(计算)是量子态的幺正变换，信息的获取则是对量子态实行量子测量．
2.2量子纠缠
量子纠缠（quantumentanglement），又译量子缠结，是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统（具有两个以上的成员系统）之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态。