第14讲 量子保密通信_518908957
量子加密通信的基本原理与实现方法
量子加密通信的基本原理与实现方法量子加密通信是一种能够保障信息安全的通信方式，它利用了量子力学原理中存在的一些独特的性质来加密和传输信息。
量子加密通信具有高度的安全性，能够抵御传统加密方式中存在的破解手段。
本文将介绍量子加密通信的基本原理和实现方法。
一、量子加密通信的基本原理1. 量子叠加原理量子叠加原理是基于量子力学的一个重要原理，它指出在一个量子系统中，存在着多个可能的状态叠加。
这意味着在量子加密通信中，信息可以以多个状态同时存在，从而增加了破解的难度。
2. 量子纠缠原理量子纠缠原理是另一个关键概念，它指出当两个或更多的量子系统处于纠缠状态时，它们的状态是相互关联并且无法单独描述的。
这种纠缠状态在量子加密通信中可以被利用来实现安全的信息传输。
3. 量子测量原理量子测量原理是指在量子系统中进行测量时，会对系统的状态进行随机确定的投影。
这意味着在量子加密通信中，即使窃听者窃取了一些量子比特的信息，也无法得知完整的信息内容。
二、量子加密通信的实现方法1. 量子密钥分发量子密钥分发是量子加密通信的核心技术之一。
它通过使用量子比特的量子叠加和量子纠缠特性来分发密钥。
量子密钥分发的原理是，在发送和接收方分别生成一组纠缠态的量子比特，然后进行量子测量，最后通过公开信道交换信息来获得密钥。
2. 量子随机数生成量子随机数生成是另一种常用的量子加密通信实现方法。
它利用了量子系统不可预测性的特点，通过对量子比特进行测量来生成真正的随机数。
这些随机数可以用作密钥或者用于保护通信的完整性。
3. 量子态传输量子态传输是指当密钥生成完毕后，利用量子纠缠特性将量子态传输到接收方的过程。
这个过程中的量子态传输是一种非传统的信息传输方式，可以保证信息的安全性。
4. 量子密钥认证量子密钥认证是为了确保与通信对方建立的密钥是安全可靠的。
它利用量子纠缠特性的互不克隆性和不可伪造性来验证密钥的真实性。
通过量子密钥认证，可以防止中间人攻击或者信息被篡改。
量子通信绝对保密
量子通信：绝对保密！林凯新闻背景2015年底，英国物理学会《物理世界》评选的2015年度国际物理学领域的十项重大突破名列榜首的一项，就是中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究小组，在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。
量子通信，是近年来很热门的一个词汇，但大多数读者对此都是云里雾里。
这里我们就来做一点基本的科普。
（）什么是“量子”和量子通信“量子”不是一种粒子，而是微观世界的一种性质：物质或者粒子的能量和其他一些性质都倾向于不连续的变化。
例如，当我们把通常光源发出的一束光通过衰减片进行反复衰减，其能量不断减弱，最后就会成为一份一份不连续的能量颗粒，这样不可分割的最小能量颗粒被称为单光子或光量子。
也就是说，光量子是构成光的最基本单元，是光能的最基本携带者，不可分割。
光在传播的同时还在振动，例如沿水平方向振动或沿竖直方向振动。
如果把水平振动状态叫做“0”，竖直振动状态叫做“1”，利用这两个状态就可以加载一个比特的信息。
但与经典比特不同的是，光量子比特不但可以处于水平振动状态（“0”）或竖直振动状态（“1”），还可以同时处于这两个状态的一种叠加状态（“0＋1”），存在这种所谓的量子相干叠加是量子世界与经典世界的根本区别。
广义地说，量子通信是指利用量子比特作为信息载体来传输信息的通信技术。
由于利用了量子力学的基本原理，量子通信能够在确保信息安全、增大信息容量等方面突破经典信息技术的极限。
量子通信内涵很广泛，量子隐形传态、量子保密通信、量子密集编码等都属于量子通信范畴，而量子保密通信是目前最接近实用化的量子信息技术。
（）为什么量子保密通信不可破解信息的安全传送是千百年来人类的梦想之一，然而经典信息很容易被窃取，因此保障通信安全的主要方法就是对信息进行加密。
人们已经发展了各种各样的经典密码和加密算法，它们主要是利用计算的复杂性来确保通信安全——窃听者在没有破解密钥的情况下，在有限的时间内无法完成破译所需的大量计算。
量子通信的突破解析量子密码学与量子保密通信
量子通信的突破解析量子密码学与量子保密通信量子通信的突破：解析量子密码学与量子保密通信在当今数字技术不断发展的时代，信息安全面临多种威胁，其中最关键的问题之一就是信息传输的保密性。
传统的加密技术已经面临不同程度的挑战，这就需要新的理论支持和技术突破，来保证信息的安全性。
量子通信作为信息安全领域中的一种创新技术，已经引起了越来越多的关注，其独特的物理特性可用于加密和解密信息，可以保证信息传输过程中的机密性和不可信度。
下面将逐一介绍量子通信的突破－解析量子密码学和量子保密通信。
一、解析量子密码学在信息传输中，密码学技术被广泛应用于保密信息的传输。
加密算法将明文转换为密文，让信息只能被授予特定权限的人解密，提高了信息的保密性。
虽然现代密码学技术已经相当成熟，但是安全问题仍然是一个需要解决的问题。
解析量子密码学是量子通信中的一种新的密码学技术。
它利用了量子力学中的特殊规律，面对不断进化的计算技术也能够保持其安全性。
解析量子密码学的基本原理是量子信息在传输过程中不可复制，那么一旦数据被窃取，它的量子状态也将被改变，这样意味着敌方已经知道我们在传输信息。
同时可以根据量子比特的表现来保证信息的传输过程是否存在偷听情况。
与传统密码学技术相比，解析量子密码学更安全，更难被破解。
它可以避免一些所谓的“黑客”攻击，例如针对经典加密系统的中间人攻击。
这项技术将为未来的越来越数字化的社会带来更加安全的信息传输。
二、量子保密通信量子保密通信是利用量子信息科学的原理来构建的一种加密通信方式，提供非常高的保密性和防窃听性。
在保护信息安全的同时，量子保密通信还可以保证传输信息的完整性和真实性。
量子保密通信的工作原理是将信息转换成一种被空气、水和尘埃等自然介质轻松散射且不易被探测、干扰的量子态，并将其传递到接收方进行解码。
这种通信方式的过程中需要两个配对的量子态，这两个量子态的相互作用关系即可实现安全通信和实时判断外部干扰情况。
相对于传统的已知加密算法，量子保密通信的保密性和防窃听性是无法被破解的。
量子信息加密通信的原理和应用
量子信息加密通信的原理和应用随着信息技术的快速发展，人们对信息安全的需求也越来越高。
加密通信成为保障信息安全的一种重要手段。
但是，在经典的加密通信方式中，由于存在着破解密码的可能性，信息安全仍然存在着风险。
量子信息加密通信作为最新的加密通信方式，很好地解决了这一问题。
本文将介绍量子信息加密通信的原理和应用。
一、量子信息加密通信的原理（1）量子密钥分发量子密钥分发是量子信息加密通信的核心环节。
它的基本思想是通过量子态的特殊性质，将密钥分发给通信双方，并通过双方的互相验证，确保密钥的安全性。
在量子密钥分发的过程中，首先，通信双方需要建立起一个随机数的列表。
其次，发信方需要将量子比特按照列表中的随机数进行编码发送给另一方，而另一方则需要进行测量。
最后，双方需要在公开信道上进行交流，进行一系列的协商和验证操作，来确定密钥的正确性。
（2）量子密钥分发的安全性量子密钥分发的安全性来自于量子态本身的特殊性质。
量子态具有不可克隆性和不可区分性，即无法复制和拷贝，也无法测量量子系统的状态而不改变它。
这些特性使得攻击者无法通过截获信息和复制量子态来破解加密信息。
此外，量子密钥分发的安全性还来自于量子态的纠缠性。
当两个量子比特处于纠缠态时，它们之间的关系是无论远近都是瞬时的，任何对量子态的操作都会对两个量子比特产生影响，这就极大地增加了攻击者破解密钥的难度。
二、量子信息加密通信的应用量子信息加密通信具有很强的安全性和实用性，已经在各个领域得到了应用。
（1）金融应用金融领域是信息安全要求最高的领域之一。
量子信息加密通信能够提供更高的安全性和保密性，所以被广泛应用于金融机构的信息传输和交易过程中。
如量子密钥分发可用于保障数字货币的安全交易，防止黑客入侵、数据篡改等。
（2）军事应用军事领域需要采用高强度加密通信来保护敏感信息的安全。
量子信息加密通信的安全性极高，加上不可能被窃听，因此在军事通信领域得到了广泛的应用。
（3）医疗保健应用医疗保健领域对于数据隐私的保护要求很高。
量子通信技术的保密性研究
量子通信技术的保密性研究随着现代信息技术的不断发展，通信技术也在快速地进步着。
然而，如何确保通信内容的保密性却始终是一个亟待解决的问题。
传统的加密技术往往存在被攻破的风险，因此近年来，量子通信技术的发展给人们带来了新的希望。
量子通信技术是一种基于量子物理学原理的通信技术，它利用量子态的特殊性质实现信息发送和接收的过程。
量子通信技术的最大亮点就在于它所借助的量子态的不可复制性和不可窃取性，确保了通信内容的高度保密性。
要了解量子通信技术的保密性，首先需要了解量子的特殊性质。
在经典物理中，一个粒子的状态可以用一系列的参数来描述，比如它的位置、速度、质量等等。
但在量子物理中，一个量子系统的状态却需要用一种叫做“波函数”的数学对象来描述。
波函数虽然看起来像是一个普通的函数，但它却有着非常奇特的性质：当我们对一个量子系统进行测量时，它的波函数会“坍缩”成一个确定的值。
这意味着什么呢？假设我们有一个粒子，它的自旋状态可以是向上或向下。
那么，在经典物理中，你可以很轻松地测量它的自旋，为了便于理解，我们假设自旋是向上的，那么这个粒子的自旋状态就被确认了。
但在量子物理中，情况却有所不同：当我们测量这个粒子的自旋时，它的波函数会“坍缩”，并且可能会变成“向上”的状态，也可能会变成“向下”的状态，具体的结果是随机的。
这意味着什么呢？它就意味着我们在传输信息时，可以利用这个波函数的随机性来保证信息的保密性。
具体而言，量子通信技术应用的是“量子密钥分发协议”，该协议依赖于量子的不可复制性和不可窃取性。
在这个协议中，通信双方通过发送量子比特（qubits）来分发一个随机的密钥，因为这个密钥的生成过程是基于量子物理中不可复制和不可窃取的特殊性质来实现的，所以即使有第三方在窃取信息的过程中偷听了一部分信息，也无法获得最终的密钥，从而保证了通信内容的保密性。
尽管量子通信技术有着很高的保密性，但是也存在一些问题。
首先，量子通信技术必须在严格的控制环境下才能实现，这样才能保证通信中不会添加噪声或其他的干扰信号。
量子保密通信网络及应用
量子保密通信网络及应用量子保密通信网络是一种基于量子力学原理的通信系统，通过利用量子叠加态和量子纠缠等特性来保证通信的安全性。
它可以在理论上提供绝对安全的通信方式，即使是具有强大计算能力的量子计算机也无法解密。
量子保密通信网络的一个重要应用是量子密钥分发。
在传统的加密通信中，双方需要通过网络互相传输密钥来加密和解密通信内容。
然而，这种方式容易受到黑客的攻击和窃取。
而借助量子保密通信网络，通信双方可以利用量子纠缠的特性来安全地分发密钥。
发送方将要传输的密钥编码为量子态，并将其传输给接收方。
由于量子态的测量会改变其状态，一旦有人试图窃取密钥，就会破坏量子态，使通信双方能够及时发现并防止窃取行为。
这样，双方可以利用这个已被窃取了的密钥来加密和解密通信内容。
即便窃取者获取了密钥，由于量子态的性质，他们无法获得通信内容。
量子保密通信网络还可以应用于远程量子计算。
传统的计算需要将数据通过网络传输到计算中心再进行处理，而在这个过程中，数据很容易受到黑客的攻击和窃取。
但是，借助于量子保密通信网络，用户可以将需要计算的数据编码为量子态，并利用量子纠缠将其传输到远程的量子计算中心进行计算。
在计算完成后，计算结果被编码为量子态并传输回用户，用户可以通过测量得到计算结果。
这个过程中的量子态变换和测量，使得黑客无法窃取数据和计算结果。
因此，远程量子计算可以在保障数据安全的同时，利用大规模的量子计算资源。
此外，量子保密通信网络还可以应用于量子安全认证，即基于量子力学原理的身份认证系统。
传统的身份认证系统使用密码、数字签名等方式进行验证，然而这些方式可能被破解从而导致身份被冒用。
量子安全认证利用了量子态的特性，将身份认证过程转化为量子测量问题，从而提供了更安全、不可伪造的身份认证方式。
量子安全认证可以应用于金融、电子商务、电子政务等领域，保障重要信息和数据的安全性和可信度。
总之，量子保密通信网络是一种基于量子力学原理的通信系统，具有绝对安全性的特点。
量子保密通信技术综述
量子保密通信技术综述随着信息时代的到来，信息安全问题越来越受到人们的。
传统的加密通信技术已经不能满足一些高安全需求的应用场景，如军事、金融等。
因此，基于量子力学原理的保密通信技术应运而生。
本文将对量子保密通信技术的原理、优势、应用和发展现状进行综述。
一、量子保密通信技术的原理量子保密通信技术利用量子力学中的量子态不可克隆原理，实现了信息的不可窃听和不可篡改的安全传输。
其基本原理是，当两个处于纠缠态的量子粒子被传输时，对其中一个粒子的测量会立即改变另一个粒子的状态。
利用这个特性，量子保密通信技术可以实现加密的密钥在传输过程中被窃听时会留下痕迹，从而被发送者和接收者所发现。
二、量子保密通信技术的优势与传统加密通信技术相比，量子保密通信技术具有以下优势：1、安全性高：由于量子态不可克隆原理，即使攻击者试图在传输过程中窃听密钥，也会因改变量子态而暴露自己的行为。
因此，量子保密通信技术具有极高的安全性。
2、传输速度快：量子保密通信技术可以在极短的时间内完成大量数据的加密和解密，从而满足了高安全需求的应用场景。
3、密钥管理方便：量子密钥分发协议可以利用单光子进行密钥的分发和校验，从而避免了传统密钥分发中需要的大量密钥传输和存储成本。
三、量子保密通信技术的应用量子保密通信技术已经得到了广泛的应用，主要包括以下几个方面：1、军事通信：军事机密信息的传输需要极高的安全性，量子保密通信技术可以有效地保护军事通信中的机密信息。
2、金融机构：金融机构在进行电子交易时需要保证交易的安全性，量子保密通信技术可以防止交易信息被窃听和篡改。
3、政府机构：政府机构在进行电子政务处理时也需要保证信息的安全性，量子保密通信技术可以为政府机构提供更加可靠的信息安全保障。
4、物联网：随着物联网技术的不断发展，物联网设备的安全性也备受。
量子保密通信技术可以保护物联网设备中的隐私信息不被窃取。
四、量子保密通信技术的发展现状近年来，随着量子计算机和量子通信技术的不断发展，量子保密通信技术也取得了长足的进步。
量子保密通信技术的原理及应用
量子保密通信技术的原理及应用随着科技的不断发展，通信领域也在不断地创新和进步，其中最引人注目的技术之一便是量子保密通信技术。
该技术利用了量子物理的原理来实现信息传输的安全性，在保护信息安全方面取得了巨大的突破。
本文将介绍量子保密通信技术的原理及其应用。
一、量子保密通信技术的原理量子保密通信技术是基于量子隐形传态和量子密钥分发原理的。
在传统的加密通信中，信息是转换为比特串，然后经过加密算法处理后传输到接收方，接收方再通过解密算法将信息转换回原本的内容。
如果加密算法没有被破解，那么信息就是安全的。
但是，加密算法的破解是有可能发生的，而且经常发生。
而量子保密通信技术则是通过量子物理学中的原理来提供安全的信息传输。
在量子保密通信技术中，发射器和接收器之间会共享一个纠缠的量子态。
这个量子态的特殊之处在于，当任意一方对这个纠缠态进行测量时，另一方也会立即受到影响。
因此，在这种情况下，外部的监听者无法在不被其他一方察觉的情况下，对这个量子态进行观测或者复制。
利用纠缠的量子态作为密钥，发射器可以将消息编码为量子比特（qubits），然后将其传输到接收方。
由于纠缠的量子态受到观测时的影响，因此外部的监听者无法完全获取到量子比特的信息。
而接收器则可以利用纠缠的量子态来解码和还原原始信息，实现安全的通信。
二、量子保密通信技术的应用量子保密通信技术在军事、政府机构、金融、电子商务等领域得到广泛应用。
在军事领域，量子保密通信技术可以用于提高机密信息的保密性。
由于该技术的安全性较高，因此保密、机密的通信可以避免被敌方军事机构获取。
在政府机构方面，量子保密通信技术也可以用于国家机密信息的保护。
如同军事领域一样，量子保密通信技术可以防止黑客、间谍等非法分子窃取国家机密信息。
在金融领域，量子保密通信技术可以用于加强交易的安全性。
银行、证券交易等机构可以通过量子保密通信技术使得交易数据得以保护。
在电子商务方面，量子保密通信技术可以用于保护用户的个人隐私数据。
量子保密通信
下面简单介绍一下量子加密的实际应用情 况
东芝欧洲研究中心利用量子加密技术将声音和视 频通过一根安全的光纤连接进行传输。这项声明 意义重大，它表明了单光子加密技术不但能兼容 实时因特网协议（IP），还能推动商用光纤网络 的部署。 东芝的“量子钥服务器”每秒能产生100多个 量子（单光子）密钥，每个单独的密钥都足够加 密一个视频结构。另外，它有一个自动管理系统， 能持续监控和调整系统光学路径的长度，使之能 连续运行而不需要用户的介入。
依惯例，密码学者通常称发送者为爱丽丝，她以 直线或对角随机模式送出光子，发射出一串位元。 至于接收者则称为鲍伯，他也随机决定以两种模 式之一来量测射入的位元。根据海森堡的测不准 原理，他只能以一种模式来测量位元，而不能用 两种。只有当鲍伯与爱丽丝选用相同的模式时， 位元的指向才能保证是正确的，不会影响原来的 数值。 首先是制作钥匙，爱丽丝让一个光子通过直线式 或对角式偏振片里的0或1狭缝，同时记录下不同 的指向。对于每个射入的位元，鲍伯随机选择一 个滤片侦测，同时写下偏振方向以及位元值。
计算机的出现使密码进行高度复杂的运算成为可能。 直到1976年，为了适应计算机网络通信和商业保 密要求产生的公开密钥密码理论，密码学才在真 正意义上取得了重大突破，进入近代密码学阶段。 近代密码学改变了古典密码学单一的加密手法， 融入了大量的数论、几何、代数等丰富知识，使 密码学得到更蓬勃的发展。
到了现在，世界各国仍然对密码的研究高度重视， 已经发展到了现代密码学时期。密码学已经成为 结合物理、量子力学、电子学、语言学等多个专 业的综合科学，出现了如“量子密码”、“混沌 密码”等先进理论，在信息安全中起着十分重要 的角色。
量子密码术理论基础
量子加密通信原理
量子加密通信原理引言随着信息技术的发展，人们对通信安全的需求也越来越高。
传统的加密技术在面对量子计算机的威胁时变得脆弱，为此，量子加密通信应运而生。
量子加密通信利用量子力学的原理，通过量子态的特性实现了无法破解的安全通信。
本文将介绍量子加密通信的基本原理。
一、量子加密通信的基本概念量子加密通信是基于量子力学原理的一种加密通信方式。
在传统的加密方式中，信息是通过密钥进行加密和解密的。
而在量子加密通信中，信息的传递是利用量子态的特性进行的，密钥的安全性不再依赖于计算复杂度，而是依赖于量子力学的不可逆性。
二、量子位的特性量子位是量子加密通信的基本单位，也称为量子比特或qubit。
与经典位只有0和1两种状态不同，量子位可以同时处于0和1的叠加态。
这种叠加态可以通过量子叠加原理实现。
另外，量子位还具有不可克隆性和不可测量性的特点，即使通过测量也不能完全获取其中的信息。
三、量子加密通信的原理量子加密通信主要包括量子密钥分发和量子消息传递两个过程。
1. 量子密钥分发量子密钥分发是量子加密通信的关键步骤。
首先，发送方Alice将明文信息用量子位编码并发送给接收方Bob。
在传输过程中，如果有人试图窃取信息，就会引起量子态的测量，从而破坏密钥的安全性。
为了保证密钥的安全，Alice和Bob在密钥分发过程中使用了量子纠缠和量子测量。
2. 量子消息传递在得到安全的密钥之后，Alice和Bob可以利用这个密钥进行加密和解密的操作。
Alice将明文信息用密钥进行加密，并将加密后的信息发送给Bob。
Bob收到加密信息后，利用密钥进行解密，并还原出明文信息。
由于量子密钥是安全的，所以即使被窃取，也无法破解加密信息。
这样就实现了安全的通信。
四、量子加密通信的优势和挑战量子加密通信具有以下优势：1. 安全性高：量子加密通信利用了量子力学的原理，实现了无法破解的加密通信，具有很高的安全性。
2. 抗窃听：量子加密通信的传输过程中，窃听行为会立即破坏量子态，从而使得窃听者无法获取密钥信息。
量子通信中的量子密钥分发和量子保密
量子通信中的量子密钥分发和量子保密通信在当今信息社会中，随着大数据和互联网的不断发展，信息的保密性和安全性越来越受到人们的关注。
在传统的加密方法中，密钥的长度和复杂性限制了加密算法的保密强度，这也在一定程度上限制了信息的安全性。
为了解决这个问题，量子信息科学应运而生。
量子通信是一种基于量子力学的安全通信方法。
在量子通信中，利用量子态的特殊性质来实现信息的加密和解密，从而保证了信息的安全性。
其中，量子密钥分发和量子保密通信是量子通信中最为重要的两个研究方向。
一、量子密钥分发量子密钥分发是量子通信的核心技术之一。
在传统的密钥分发方法中，两个通信方需要提前约定一个密钥，但是这个过程中可能会被黑客窃取或者被监听。
而在量子密钥分发中，两个通信方通过量子测量获得一段随机的密钥，从而实现信息的加密和解密。
量子密钥分发有两种常见的方法：BB84协议和E91协议。
BB84协议是最早提出的量子密钥分发协议，它利用两个正交的光子极化态来传输密钥。
E91协议则是利用贝尔态检验来传输密钥，可以有效地抵抗各种攻击手段。
虽然两种协议的实现方式不同，但是它们都可以实现绝对隐私的量子密钥分发。
二、量子保密通信量子保密通信是利用量子态的非测量性质来保证信息的安全传输。
在传统的通信中，信息是以脉冲、电信号等形式传输的，而这些信息可以被黑客通过监听、窃取等手段获取。
而在量子保密通信中，信息是以量子态的形式传输的，黑客无法通过测量获得信息的内容，保证了信息的绝对保密性。
量子保密通信具有多种优势，其中最突出的是抗攻击性能。
目前，常见的攻击手段包括中间人攻击、窃听攻击、冒充攻击等，但这些攻击手段在量子保密通信中都是不可行的。
此外，量子保密通信还具有高效、灵活等优势，可以在多种场景下广泛应用。
总结：量子通信是一项既具有前沿性又极具实际意义的研究领域。
在当前信息广阔发展的时代背景下，如何保证信息的安全性是一个重要的问题。
量子通信的实现，不仅有助于构建更加安全、可靠的信息网络，同时还将推动人类社会向着更科技发展的方向走，从而引领世界信息化的时代。
量子通信：保密通信与未来网络安全的关键
量子通信：保密通信与未来网络安全的关键引言网络安全问题一直备受关注，特别是在信息时代，随着技术的不断进步，传统的加密方法逐渐变得不够安全。
此时，量子通信作为未来网络安全的关键技术，正在成为业界和学术界的热门话题。
量子通信利用量子力学原理进行加密和解密过程，具有绝对的安全性和不可破解性，成为网络通信领域的一大突破。
本文将详细介绍量子通信的原理、应用和未来发展前景，以及它在保密通信和未来网络安全中的重要作用。
量子通信的原理量子通信的原理基于量子力学的特性，主要包括量子隐形传态和量子密钥分发两种方式。
量子隐形传态量子隐形传态是一种利用量子纠缠的通信方式。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间呈现出非经典的耦合关系，当其中一个量子系统发生变化时，另一个量子系统也会立即发生相应的变化，即使它们之间处于很远的距离。
这个特性被称为"量子隐形传态"。
量子隐形传态的过程可以简单描述为：首先，发送方将要传输的量子信息通过量子纠缠对状态进行编码，然后将编码后的量子信息传输给接收方，在接收方进行解码后，就可以得到与发送方相同的量子状态。
由于量子纠缠的特性，即使传输距离很远，信息的传输也是瞬间完成的，且传输的过程中无法被截获或窃取。
量子密钥分发量子密钥分发是一种利用量子特性进行密钥交换的过程。
在传统的加密方法中，密钥是通过公开的通道进行传输的，这样容易被黑客窃取或篡改，导致信息泄露。
而量子密钥分发利用了量子力学的原理，将密钥的传输过程变得绝对安全。
量子密钥分发的过程可以简单描述为：发送方通过量子通道将一些随机的量子比特传输给接收方，在传输过程中，发送方和接收方通过光子的极化状态进行比对，可以判断出是否有第三方对密钥进行监听或窃取。
通过多次的比对和校验，双方可以确保生成一个相同的安全密钥，并且确保密钥的安全性。
量子通信的应用量子通信的应用前景广阔，不仅在军事、政治和商业领域有着重要作用，还对未来的信息通信、云计算和物联网等领域有着深远的影响。
量子隐形传态及量子保密通信理论研究
量子隐形传态及量子保密通信理论研究随着现代科技的不断发展，量子通信作为一种全新的通信技术，备受关注。
在量子通信中，量子隐形传态和量子保密通信是两个非常重要的概念。
本文将对这两个方面进行深入的探讨。
首先，让我们来谈一下量子隐形传态。
在量子隐形传态中，所传递的信息是通过量子态之间的转换完成的。
具体来说，传送方和接收方事先准备好多个粒子，然后将它们通过一种特殊的方式进行缠绕。
缠绕之后，传送方就可以测量自己手中的粒子，从而得到一些信息。
通过这些信息，接收方就可以重现出和传送方手中的粒子一模一样的粒子，而原先的那些粒子就被摧毁了。
量子隐形传态的最大特点就在于“隐形”二字。
在传统的通信方式中，信息是通过电磁波等方式传输的，这些波可以被窃听者截获，从而导致信息泄露。
但是，在量子隐形传态中，即使信息被截获，也无法破解真正的信息内容。
因为在信息传输的过程中，真正的信息是被量子态所隐藏的。
接下来，我们来探讨一下量子保密通信。
量子保密通信的核心思想就是使用量子态来传输信息，从而实现绝对的安全。
在传统的加密方式中，加密算法可以被破解，从而导致信息泄露。
而在量子保密通信中，即使破解了加密方式，也无法破解信息的内容。
量子保密通信的实现过程也非常奇妙。
传送方先准备好一串量子比特，并将其随机量子态进行编码。
然后将这些量子比特发送给接收方。
接收方收到后，对这些量子比特进行解码，从而得到原始信息。
那么，为什么量子保密通信是绝对安全的呢？原因就在于量子态的不可克隆性。
在量子保密通信中，量子态必须经过测量才能被复制，而测量会导致量子态的破坏。
因此，窃听者无法获得完整的信息内容，从而保证了通信的安全。
当然，量子隐形传态和量子保密通信都是非常复杂的技术。
目前，尚未有完美的实现方案。
但是，随着量子通信技术的不断发展，相信这些技术很快就会得到更好的应用和推广。
量子计算和量子保密通信的应用
量子计算和量子保密通信的应用随着科技不断的发展，计算机的处理速度也不断增加。
然而，我们早已落入了“摩尔定律之井”，在传统计算机的硬件架构上再挤牙膏，我们也难以跨越现有的计算桎梏。
但现在量子计算机的出现，让我们看到了另外的希望。
量子计算机是一种基于量子力学的计算机。
以玻尔模型为例，现有的计算机就是处理电子在轨道上绕核运动的方式来计算，而量子计算机则是利用了量子叠加和纠缠等现象来完成计算的。
目前已经有多个国家和公司投入到这一领域中，例如谷歌，IBM和加拿大的D-Wave Quantum Computing Inc等。
量子计算机的主要优点是能够利用物理上存在的量子纠缠来进行并行计算处理，同时也可以实现“泡利不可约性”，在迭代计算中提升处理速度。
量子计算机的应用领域非常广泛。
例如，量子计算可以用来解决当前经典计算机无法高效计算的一些问题，比如不确定的酶分子的结构和特性，或整数因子分解等问题。
当然，还有更多反应到实用价值方面的计算问题，例如解决密码学上的难题——量子保密通信。
量子保密通信是指利用量子力学的特殊性质来保证通信的安全性。
对于数量巨大但基本相同的密钥，量子密码系统通过随机化扰乱和加密量子比特的能量状态，使得黑客没有足够的机会计算这些密钥并获得数据。
这种方式不仅可以有效预防窃听和窃取，而且能够在密钥分发过程中预先发现黑客的窃取行为从而有效地抵制攻击。
据国外媒体报道，美国和英国研究人员于2017年成功建立了一条跨越大西洋的量子保密通信线路，为量子通信产业的未来发展奠定了坚实的基础。
虽然量子计算机和量子保密通信目前的技术还存在许多困难和挑战，例如量子比特的稳定性和量子随机数的质量，但是这些技术发展的趋势是明显的。
相信在未来，随着技术的不断发展，量子计算机和量子保密通信将会在更多领域大放异彩，并对整个社会产生革命性的影响。
量子通信保密传输与量子密钥分发
量子通信保密传输与量子密钥分发量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式，利用量子比特作为信息的基本单位，能够实现绝对安全的保密传输和密钥分发。
在传统通信方式中，信息的传输容易受到窃听和篡改的威胁，而量子通信则能够提供无法破解的安全保障。
一、量子通信保密传输在传统通信中，信息的加密与解密是通过密钥来实现的，而密钥的传输过程容易被窃听者获取。
然而，量子通信通过利用量子态的特性，可以实现信息的加密和解密过程的安全保障。
量子通信中的加密过程主要通过量子态的测量来实现。
发送方将信息转换为量子态，并通过公开信道将量子态发送给接收方。
由于量子态的测量会导致量子态的坍缩，窃听者无法截取到完整的信息。
只有接收方使用正确的密钥进行测量，才能还原出发送方的信息。
同时，通过量子态的坍缩，接收方能够检测到窃听者的存在，并且通信将会立即中断。
这种量子通信的方式确保了信息的安全传输，有效避免了窃听和篡改的风险。
二、量子密钥分发量子密钥分发是量子通信中的另一个重要概念。
传统的密钥分发方式中存在着窃听者获取密钥的风险，而量子密钥分发则能够实现无条件安全的密钥分发。
量子密钥分发采用了量子纠缠和量子测量的原理。
发送方和接收方首先建立起量子纠缠态，这种量子纠缠态的特性使得两端的比特之间是高度关联的。
然后，发送方随机选择一个测量基，并对自己的比特进行测量。
接收方也随机选择测量基对自己的比特进行测量，并将测量结果发送给发送方。
发送方和接收方之间的测量结果比对之后，可以得到一部分相同的比特，这部分比特将被作为密钥使用。
由于窃听者的存在，他们对比特进行了测量，结果与发送方和接收方之间的比对结果不同，因此他们无法获取正确的密钥。
这样，量子密钥分发就能够实现无条件安全的密钥分发。
三、应用前景量子通信的保密传输和密钥分发在信息安全领域具有巨大的潜力和应用前景。
首先，量子通信可以应用于政府机关、军事领域以及银行金融等对安全性要求极高的场景。
传统的加密方式不再安全可靠，而量子通信能够提供绝对安全的保密传输，有效保护重要信息的安全。
量子保密通信协议的设计与实现
量子保密通信协议的设计与实现引言在当今信息时代，随着互联网的快速发展，信息的传输和存储变得越来越容易，但与此同时，信息安全也成为了一个日益重要的问题。
传统的加密技术在面对未来的量子计算机攻击时可能会变得脆弱，因此，研究和实现更加安全的量子保密通信协议变得至关重要。
一、量子保密通信的基本原理量子保密通信是基于量子力学的原理，通过利用量子态的特性来实现信息的安全传输。
量子保密通信的基本原理包括量子态的制备、量子态的传输和量子态的测量。
首先，量子态的制备是指将信息编码到量子系统中，例如利用光子的偏振状态或原子的自旋态来存储和传输信息。
其次，量子态的传输是指将量子态从发送方传输到接收方，这一过程需要保证量子态的完整性和隐私性。
传统的通信信道会导致量子态的退化和泄露，因此需要使用特殊的量子通信信道，例如光纤或空间自由度等。
最后，量子态的测量是指接收方对传输的量子态进行测量，从而获取原始信息。
在量子保密通信中，测量过程必须是非破坏性的，即不会破坏量子态的完整性。
二、量子保密通信协议的设计为了实现量子保密通信，需要设计一种安全可靠的协议。
量子保密通信协议的设计需要考虑以下几个方面：1. 密钥分发：量子保密通信的关键在于密钥的安全分发。
传统的密钥分发方法容易受到窃听和篡改的攻击，因此需要使用量子密钥分发协议来确保密钥的安全。
一种常用的量子密钥分发协议是BB84协议，它利用了量子态的不可克隆性和测量的不可干扰性，确保了密钥的秘密性和完整性。
2. 密钥认证：在密钥分发的过程中，需要确保密钥的合法性和完整性。
密钥认证协议可以通过量子态的测量来实现，例如基于量子纠缠的密钥认证协议可以检测出窃听者的存在。
3. 密钥管理：一旦密钥分发和认证完成，需要对密钥进行管理和更新。
密钥管理协议可以确保密钥的安全存储和使用，例如基于量子密码学的密钥更新协议可以定期更新密钥，提高密钥的安全性。
三、量子保密通信协议的实现实现量子保密通信协议需要依赖于现代的量子技术和设备。
《量子通信的保密信使：无法破解的密码》_转自DOC
量子通信的保密信使：无法破解的密码在科技的璀璨星空中，量子通信犹如一位神秘的信使，以其无与伦比的保密性，守护着信息的秘密。
它以量子纠缠和量子密钥分发等原理，为信息安全提供了前所未有的保障。
今天，让我们共同探索量子通信的保密信使，领略科技如何在这场信息安全的保卫战中发挥作用。
一、量子通信的保密性：信息的守护者量子通信的保密性，犹如一位神秘的信使，以其无与伦比的保密性，守护着信息的秘密。
它以量子纠缠和量子密钥分发等原理，为信息安全提供了前所未有的保障。
1. 信息的守护者量子通信在信息安全领域的应用，仿佛是一位神秘的信使，以其无与伦比的保密性，守护着信息的秘密。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理，实现信息的加密和传输。
这种守护者的角色，让人不禁联想到古代的巫师，他们以神奇的法术，创造出令人惊叹的奇迹。
2. 量子纠缠和量子密钥分发等原理量子通信在信息安全领域的应用，具有量子纠缠和量子密钥分发等原理的特点。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理，实现信息的加密和传输。
这种原理，如同信使的神秘道具，为信息安全提供了强大的支持。
二、量子通信的保密性：创新的源泉量子通信的保密性，如同一股强大的创新源泉，为信息安全领域注入了新的活力。
1. 创新的源泉量子通信在信息安全领域的应用，具有强大的创新能力。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理，实现信息的加密和传输。
这种创新能力，让人工智能在信息安全领域具有无限的潜力。
2. 信息安全领域的突破量子通信在信息安全领域的应用，取得了显著的突破。
它不仅能够实现信息的加密和传输，还能够对信息进行高效、安全的传输。
这种突破，为信息安全领域带来了前所未有的变革。
三、量子通信的保密性：挑战与机遇并存量子通信的保密性，虽然带来了巨大的创新成果，但也面临着一系列挑战。
1. 挑战与机遇并存量子通信在信息安全领域的应用，既带来了创新成果，也面临着挑战。
例如，如何确保量子通信系统的安全性和可靠性？如何解决量子通信系统的性能瓶颈问题？这些问题，需要我们深入思考和探讨。
量子保密通信在电力通信中的应用
量子保密通信在电力通信中的应用摘要：量子保密通信作为新时代的产物，有着传统保密模式难以比拟的优势，若将量子保密通信应用在电力通信当中，电力通信将获得绝对性的信息安全保障。
对此，本文以量子保密通信为研究对象，简单介绍量子保密通信的相关内容，阐述国内外量子保密通信技术在电力通信中的应用现状，分析当前应用存有的不足之处，并提出相应优化策略，希望能够进一步提升量子保密通信在电力通信的应用力度，为我国电力通信领域的各类信息提供强有力的安全保障。
关键词：量子保密通信；电力通信；应用现状一、量子保密通信的相关内容（一）量子保密通信的简单介绍量子保密通信是以量子密钥分发技术为基础，其最大优势在于安全性能佳、失真度较低，从上个世纪九十年代初第一个量子密钥问世以来，量子保密通信便风靡国际，在国内外都得到了迅猛发展。
在量子保密通信发展的三十多年间，通过科研人员大量的实验，现在的量子保密通信技术已经逐步走向成熟，理论及实验等方面都较为完善，当下实用化最强的则是量子信息技术。
（二）量子保密通信与电网通信之间的关联电网通信关系到国民经济的发展，是各行各业发展及人们日常生产的关键，因此，电网通信的安全性至关重要，将直接影响国家能源安全以及国民经济的发展。
随着国民经济发展进程的不断加快，我国电网通信的整体规模也随之不断扩大，过去电网通信的保密工作主要是依赖计算复杂程度，以来计算复杂程度的安全隐患也接踵而来：科技水平的不断发展促进了人们计算机水平的提高，由许多过去难以破解的计算难题都被逐一破解，当前尚未破解的计算难题在未来存在被破解的风险，一旦计算难题被破解，电网通信不再具有安全性与保密性，后果将不堪设想，例如2015年乌克兰电力部门的电网通信遭到了黑客恶意攻击导致乌克兰大面积停电，停电期间许多行业都被迫停业，造成了巨大的经济损失。
量子保密通信技术作为信息化时代的新兴产物，有“海森堡测不准原理”和“不可克隆原理”作安全保障，其安全性是传统以计算复杂程度为依托的保密工作无法比拟的；另一方面，电网通信对安全性有特殊的要求，且随着科技的发展，今后电网通信对安全性的要求只高不低，传统保密工作将很难适应电网通信的发展需要，综上所述，量子保密通信工作是当下最适合电网通信安全的保密技术。
量子保密通信
量子保密通信实验引言自古以来,人们就希望各种保密的信息能安全地交流,于是便发明了各种密码术。
但是随着加密方法的公开和科技的发展,各种加密方法都面临着被轻易破解的危险:如古老的凯撒密码就可以通过字频分析结合穷举法实现破解;而现在应用的最为广泛的RSA公钥密码体系理论上已被证明可以用Shor算法实现破解。
迄今为止,只有一次一密的加密方案在理论上被证明是理想安全的。
随着信息安全日趋重要,怎样保密通信已成为当今最为紧迫的问题之一。
一次一密的加密方案安全性毋庸置疑,然而如何找到一条安全的途径,实现大量的密钥分发又成为一个关键的问题。
于是基于量子不可克隆定理的量子密码学应运而生。
量子密码学不仅是一门科学,而且是一门精巧的通信艺术。
通过量子密码实验系统,不仅可以让我们直观的理解BB84协议和了解量子保密通信,并且可以进一步以此作为平台,进行一系列的科学研究。
实验目的1. 学习使用BB84协议实验中常用的仪器设备2. 理解量子保密通信实验中BB84协议理论3. 观测量子保密通信实验中的成码率，误码率，加密解密效果实验原理BB84协议是Charles H. Bennett 与 Gilles Brassard 1984年提出的描述如何利用光子的偏振态来传输信息的量子密钥分发协议:发送方Alice和接收方Bob用量子信道(如果光子作为量子态载体,对应的量子信道就是传输光子的光纤)来传输量子态；同时双方通过一条公共经典信道(比如因特网)比较测量基矢和其他信息交流,进而两边同时安全地获得和共享一份相同的密钥。
BB84协议基本条件首先是拥有一个量子信号源，并可以随机地调制产生两套基矢总共四种不同的量子态信号；其次，调制后的量子信号可以通过一个量子信道如光纤或者自由空间来进行传输；再次，接受到的量子信号可以被有效地测量，其中测量所用的基矢也是随机选择的，同时需要一个辅助的经典公共信道可以传输经典的基矢对比等信息。
另外该经典公共信道要求是认证过的，任何窃听者虽然可以通过窃听获知这些经典信息但是不允许改变信息。
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现代通信新技术课程讲座量子保密通信张巍信息光电子研究所罗姆楼2‐101ATEL：62797073zwei@i@t i h d2013年12月清华大学报告内容•量子信息与量子通信•量子密钥分配（QKD）的规则设定和物理基础•QKD协议•QKD的物理实现•QKD概念的拓展－防欺骗的“量子雷达”清华大学量子力学与量子信息量子信息：新兴的多学科交叉研究领域为诸多应用领域提供突破理论性能边界的可能信息安全－信息安全－计算－传感，探测清华大学传感，探测－……用量子态表示信息—用表信Q比特量子叠加原理具有两个本征态|0>和|1>的量子系统，量子态可以是两者的叠加|q>=α|0>+|1> |α2+|2=1|q |β|||β|薛定谔猫实验者甚至可以设置出相当荒谬的案例。
把一只猫关在一个封闭的铁盒子里，并且装置以下仪器（注意必须保固这仪器不被猫直接干扰）：在一台盖革计数器内置入极少量放射性物质，由于数量极少，在一小时内，这放射性物质至少有个原子衰变的概率为没有任何原子衰变的概率也同样为假若衰变事件发生则盖革管会物质至少有一个原子衰变的概率为50%，没有任何原子衰变的概率也同样为50%；假若衰变事件发生，则盖革管会放电，通过继电器启动一个榔头，打破装有氰化氢的烧瓶。
经过一小时以后，假若没有发生衰变事件，则猫仍旧存活；否则猫已死亡。
整个系统的波函数表达出活猫与死猫各半的状态。
类似这典型案例的众多案例里，原本只局限于原子领域的不明确性被辗转传递为宏观不明确性，只有通过直接观察才能解除这不明确性它使得我们难以天真接受采用这种笼统模型来正确代表实体就其本身而言它不会清华大学接观察才能解除这不明确性。
它使得我们难以天真接受采用这种笼统模型来正确代表实体。
就其本身而言，它不会蕴藏任何不清楚或矛盾的意义。
但是，在一张摇晃或失焦的照片与云堆雾层的快照之间，的确有很大的不同。
——埃尔温∙薛定谔，Die gegenwärtige Situation in der Quantenmechanik (The present situation in quantum mechanics)经典比特（值）X=0 or 1|q>属于系统两个本征态|0>和|1>张成的态空间单Q 比特（态）|q>=α|0>+β|1> |α|2+|β|2=1|1α|Yes> + β|No>?|1>Yes or No |0>清华大学既分立又连续？！态间的变换清华大学量子通信清华大学子通信的物载体光（光子）量子通信的物理载体-光（光子）光速传播不宜与环境耦合–便于保持自身量子状态经典对应是电磁波–丰富的操控手段清华大学报告内容•量子信息与量子通信•量子密钥分配（QKD）的规则设定和物理基础•QKD协议•QKD的物理实现•QKD概念的拓展－防欺骗的“量子雷达”清华大学量子密钥分配—规则设定子密钥分配规则设定Classical channel|...>σk’E Quantum channel 1.Alice和Bob有一条开放的量子信道–Eve可以接入Eve 2.Alice和Bob有一条“可靠的”（可以辨别信息来源的）经典信道–Eve可以监听3.协议细节公开4.目标: 在A和B间产生密钥，如果有窃听就不产生↔«Eve 不能比切断线路做的更好»清华大学QUANTUM KEY DISTRIBUTION•量子力学的原理•测不准原理•测量会造成量子态扰动•单光子不可克隆原理•无法复制/测量–窃听的扰动会向后传递量过的逆性错量基信息会被破坏•测量过程的不可逆性‐用错测量基，信息会被破坏清华大学QKD研究的演进Q 研究的演进建立（Valerio scarani, et. al., Review of modern physics 81, 1301, 20091984～1995）－1984年BB84协议基于单光子不可克隆/测量过程不可逆－1991年Ekert91协议基于量子纠缠和Bell 不等式测量－1992年证明了以上两协议等价；B92协议；第一个实验论证清华大学Incoherent green lightare produced by Diode (LED)on the flashes Light Emitting left, collimated into a beam by Pinhole and Lens, then pass through a 550nm Filter and a horizontal Polarizer. Sender's Pockels Cells convert the horizontal polarization into an arbitrary sequence of the four polarization states(horizontal, vertical, left ‐circular, and right ‐circular). After traversing the quantum channel, a 32 cm free i i l h h b h h R i 'P k l C ll hi h i d ili air optical path , the beam passes through Receiver's Poekels Cell, which, if energized, converts rectilinear into circular polarizations and vice versa. Finally, a calcite Wollaston prism splits the beam into horizontally and vertically polarized components, in which individual photons are detected by Photomultiplier tubes A and B, respectively.清华大学Tsinghua Uinversity p ,p yCharles H. Bennett, François Bessette, et.al., “ Experimental理论与实验差距拉大（1993～2000）实验上－93/94 实验室光纤通道实验－95 场地光纤通道实验－98 Plug & play 的实用化方案－2000 基于量子纠缠的长距离实验理论上－1996～2000 严格安全的证明－量子信息的角度然而，安全性证明都基于非常理想化的条件实际实验系统也很少考虑这些安全性的论证（各玩各的！）理论和实验差距拉大清华大学理论与实验的差距减小－2000～2007年光子数分裂攻击（PNS ）引起注意，理论分析表明基于目前使用的光源安全性存在漏洞漏洞的“软件手段”协议－2004年解决PNS 漏洞的软件手段－SARG04协议，修正BB84－漏洞的“硬件手段”－诱骗态协议2003年解决PNS 漏洞的硬件手段诱骗态协议（decoy state ）－2007年基于诱骗态协议光纤距离达到>140km在这一阶段，很多其他协议出现：连续变量；分布相位参考等等很多攻击方式被研究黑客攻击节点边信道攻击考等等；很多攻击方式被研究：黑客攻击节点；边信道攻击；光探测器制盲等QKD 清华大学出现了提供Q系统与器件的公司：如何从产品角度评价QKD 的安全性？如何进行市场认证报告内容•量子信息与量子通信•量子密钥分配（QKD）的规则设定和物理基础•QKD协议•QKD的物理实现•QKD概念的拓展－防欺骗的“量子雷达”清华大学QKD协议•分立变量协议（单光子水平）–Prepare and measure protocols （P&M ）general measuring an unknown quantum state changes that state in some In general, way. This is known as quantum indeterminacy, and underlies results such as the Heisenberg uncertainty principle, information ‐disturbance theorem and theorem be no cloning theorem. This can exploited in order to detect anyeavesdropping on communication and, more importantly, to calculate the amount of information that has been intercepted.–Entanglement based protocolsThe quantum states of two (or more) separate objects can become linked in such a way that they must be described by a combined quantum together state, not as individual objects. This is known as entanglement and means that, for example, performing a measurement on one object affects the other. entangled pair of shared two parties anyone If an objects is between parties,intercepting either object alters the overall system, revealing the presence of the third party (and the amount of information they have gained).清华大学•连续变量协议BB84对探测-复制窃听机制的甄别对探测复制窃听机制的甄别Alice选择一个基确定一个发射Qbit50%50%探测基对得到A 发射的态探测基错做一个测量得到50%50%Eve不知道A 选的发射基随机选一个探测基50%几率对50%几率错做一个向后发射的态向后发射Bob50%50%50%50%随机选择基公开信道比对基，正确的留下OkOkOkErrorErrorEve 选的基对B b Eve 选的基错，Bob 只有50%几率正确得到A清华大学Bob 得到A 发射的态发射的态如果有Eve 窃听，有25%几率A 和B 得到的码不一致，误码！BB84 -密钥提取(ideal case)密钥提取()AliceBobQuantum channel Quantum channelSifted key0 : 没有窃听的作用是发现窃听不是对抗窃听QBER => 0 : 有窃听QKD 的作用是发现窃听，不是对抗窃听清华大学25BB84 -密钥提取(realistic case)密钥提取()AliceBobQuantum channelPublic channel(losses)Raw keySifted keyKey Key清华大学26信息论分析1.0-=i o n0.8)(1QBER H I AB Secret key raten f o r m a t 0.6I AEOpt. indiv. attacky n n o n I 0.4S h a 0.20.40.00.10.20.30.0QBER清华大学27报告内容•量子信息与量子通信•量子密钥分配（QKD）的规则设定和物理基础•QKD协议•QKD的物理实现•QKD概念的拓展－防欺骗的“量子雷达”清华大学物理实现方式•量子通道光纤中相位调制比较普遍–自由空间–光纤Townsend Opt Fib Tech 相位调制的早期实验光纤中，相位调制比较普遍•调制的自由度–偏振Example: Townsend, Opt. Fib. Tech. 4, 345‐370 (1998)–相位–频率–……清华大学点对点QKD－光纤点对点Q 光纤MaqiQ系统瑞士瑞士Id Id quantique quantique公司公司光纤量子密钥分配系统清华大学中科大研究中科大研究组量子组量子密钥密钥通信现场实验通信现场实验清华大学EavesdroppingPrivate EnclavePrivate EnclaveBBNHarvardQKD EndpointQKD SwitchQKD EndpointQKD SwitchDark Metro QKD SwitchPrivate EnclaveBUDark Metro Fiber Lab FiberC ti l QKD EndpointConventional Ethernet清华大学典型量子保密通信实验网络－Tokyo QKD network点－点QKD线路的组合节点安全性在电上做保护清华大学点对点量子密钥分配－自由空间点对点量子密钥分配自由空间瑞士日内瓦大学的早期工作优势避免光纤损耗清华大学优势：避免光纤损耗全球量子保密通讯网络－量子卫星的构想全球量子保密通讯网络量子星的构想卫星链路损耗低，传输跨度大中科大团队的气球验证性实验NATURE PHOTONICS 21APRIL 2013清华大学PHOTONICS,21 2013, DOI:10.1038/NPHOTON.2013.89德国团队的飞机验证性实验NATURE PHOTONICS, 31 MARCH 2013 | DOI:101038/NPHOTON20134610.1038/NPHOTON.2013.46清华大学量子工程（Quantum Engineering）Broadband Quantum CryptographyDaniel J. Rogers我最早见到量子工程Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Copyright © 2010 by Morgan & Claypool概念的学术专著清华大学报告内容•量子信息与量子通信•量子密钥分配（QKD）的规则设定和物理基础•QKD协议•QKD的物理实现•QKD概念的拓展－防欺骗的“量子雷达”清华大学QKD拓展-抗干扰的“量子雷达”QKD拓展-抗干扰的量子雷达“防干扰的”量子雷达－和前面完全不是一回事原于子保密信Q原理基于量子保密通信（QKD）Jim －JammingJi J i干扰清华大学QKD拓展-抗干扰的“量子雷达”欺骗把发来的光子截获然QKD拓展-抗干扰的量子雷达欺骗：把发来的光子截获，然后用某个偏振态以另外的图型重发发量子安全成像：利用QKD 原理，从错误率上判断是否有欺骗清华大学总结和讨论•目前，有明确应用前景的量子科学应用普遍基于量子光学–必然性：光子的独特性质 Flying Qubit•不易受外界干扰，便于保持量子状态•光速传播•经典对应是电磁波，有成熟的技术基础–局限性：•不易进行Qubit间的操作•停不下来，存不住–如何利用物理电子学技术实现Stationary Qubit?•可能的途径：光机相互作用制冷清华大学总结和讨论•量子工程–两种思路•物理电子学技术解决量子科学功能实现瓶颈－量子器件•利用量子力学特点突破现有应用体系极限－量子应用新量子件物–新量子器件物理•核心：如何克服环境干扰手段如何用固态系统实现•手段：如何用固态系统实现–量子保密通信是否还有原始创新空间？发展得非常复杂的光通信技术体系如何与量子保密通信结合？–量子保密通信之后的量子工程应用是什么？•与经典光电子学类比•量子传感？（包括计量，定位，授时等）•量子成像？（包括雷达，遥感，光刻等）清华大学•量子信息处理？（计算）•……。