量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用吴家燕物理学专业15346036摘要量子理论为我们描绘了一幅与我们容易感知的由经典力学统治的现实世界有大不同的量子世界图象，而量子纠缠是量子世界特有的现象，在经典世界中没有对应。
纠缠态的制备和各种测量仍然是现在前沿研究的一个热点话题。
这小小的量子纠缠正在当今世界中，从量子密码到完全保密的量子通信，从量子计算机到未来的量子互联网，给人类带来新的希望。
关键词量子纠缠量子比特量子隐形量子密钥量子通信正文量子纠缠现象史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。
量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。
如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。
出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态。
以电子的“自旋”作例子，电子的自旋直到你观测它的那一刻才能决定，当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。
假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。
不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。
对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，没有传输线相连，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转。
换句话说，如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。
两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。
波尔所拥护的量子力学方程式表明，相互纠缠的粒子即使相距很远，也可以互相连接。
而克劳泽与阿斯佩的实验证明了量子力学的方程是正确的，纠缠是真实的，粒子可以跨越空间连接——对其一进行测量，确实可以瞬间影响到它远方的同伴，仿佛跨越了空间限制。
量子纠缠态特性经典信息的基本单元是比特（bit），它是一个两态系统，可制备为两个可识别状态中的一个，例如：0或1。
量子纠缠及其在量子信息处理中的应用
量子纠缠及其在量子信息处理中的应用量子物理学是一门旨在探索和解释微观世界规律的学科，其中最重要的现象之一就是量子纠缠。
这种奇特的量子态在量子通信和计算中起着至关重要的作用，由于其对未来科技的发展具有重大影响，因此受到越来越多人的关注和研究。
量子纠缠是指两个或多个量子粒子之间的非经典关联，使它们之间的状态不可分解为各自的状态，即它们形成一个整体的量子态，它们的状态之间相互关联、相互制约。
这种联系超越了经典物理学的认知范畴，从而引发了科学家们的极大兴趣。
一句话总结：量子纠缠相当于一种神奇的量子魔法，将两个粒子的状态绑定在一起。
量子纠缠的产生是通过量子态的相互作用而形成的。
例如，在一个类似于施特恩-格拉赫实验的实验中，通过量子渗透的方式，一个沿着z轴加有静磁场的电离室中，引导出可以沿x坐标随意旋转的两个质子束，分别穿过一个固定的铁片和一个旋转的铁片。
实验结果显示，当两个粒子飞到远离实验室，可能被称为天堂的地方时，他们的状态仍然是高度纠缠的，尽管在时间的更早的时候，它们分别已经被物理学家称为A和B的设备分开，并单独运行。
这就证明了量子纠缠的存在并且是可重复的。
量子纠缠的特殊性质使它成为量子计算所需的关键元素之一，这要求计算机以不同于传统计算机的方式进行计算。
传统的二进制位只能存储0和1两种状态，而量子比特（Qubits）可以在这两个状态之间任意切换。
量子计算机利用量子比特的这种特殊状态来快速执行某些算法，例如 Shor's Algorithm（整数分解）和Grover's Algorithm（数据库搜索）等，可以缩短处理时间，节省计算资源，从而使得复杂的计算成为可能。
量子通信是另一个涉及量子纠缠的领域。
传统通信在传输信号时会在通信路径中添加噪声，从而导致错误的传输或信息被截取。
但是，通过将信息编码为量子态并利用量子纠缠，可以实现更加安全的通信。
例如，在量子密钥分发（QKD）中，通信双方利用量子纠缠生成具有相同密钥的量子比特，并将其用于加密和解密通信信息，由于量子纠缠的特殊属性，在此过程中的信息传输可以高度安全，极大地提高了通信的保密性。
量子纠缠的原理及其在通信中的应用
量子纠缠的原理及其在通信中的应用量子纠缠，作为量子力学中的一项重要现象，引起了广泛的关注和研究。
它基于量子超越的性质，通过特殊的操作使得两个或多个粒子之间的状态发生关联，并且在某些情况下，这种关联无论距离有多远，改变一个粒子的状态都会立即影响另一个粒子的状态。
量子纠缠的原理和其在通信中的应用具有重要的科学意义和潜在的技术价值。
量子纠缠的原理建立在量子理论的基础上，与经典物理学的概念有着明显的区别。
在经典物理学中，两个粒子的状态是相互独立的，即使它们之间存在着一定的相互关系，但这种关系是由外部因素决定的，而不是粒子本身的属性。
然而，在量子纠缠中，两个纠缠粒子的状态是相互依赖的，它们之间的关系是由它们之间的相互作用决定的。
量子纠缠的实现需要特殊的操作，通常称为“纠缠门”。
纠缠门是一种量子逻辑门，用于产生和操作量子纠缠态。
常见的纠缠门有CNOT门、Hadamard门等。
通过对粒子进行适当的操作，可以将它们纠缠在一起。
纠缠的过程中，粒子之间的状态变得不可分割，即使将这些粒子进行物理上的分离，它们的状态依然是相互关联的。
量子纠缠的特性可以通过贝尔不等式进行测量。
贝尔不等式是利用一系列纠缠态的性质来描述纠缠对的相关性的统计量。
当量子纠缠存在时，贝尔不等式会被违反。
这种违背现象被称为贝尔不等式的非局域性。
量子纠缠的非局域性是量子力学与经典物理学之间的差异之一，也是量子通信中利用量子纠缠进行隐密通信的基础。
量子纠缠在通信中的应用主要体现在两个方面：量子密钥分发和量子电报机。
量子密钥分发是一种利用量子纠缠保证通信安全的方法。
传统的加密方式中，密钥的安全通常建立在数学上的复杂问题上，如因数分解、离散对数等。
然而，这些问题在量子计算机的威胁下，很可能会被破解。
相比之下，量子密钥分发利用量子纠缠的非局域性，确保了密钥的安全性。
在量子密钥分发中，通信双方通过共享纠缠态生成一对完全随机且相互依赖的密钥，通过量子纠缠的非局域性，攻击者无法获取到完整的密钥信息。
量子纠缠及其应用
量子纠缠及其应用量子纠缠是量子力学中的一种奇特现象，它涉及到多个粒子之间的相互关联，即使这些粒子之间存在很远的距离，它们的状态仍然是相互依赖的。
量子纠缠的概念首次由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出，并被认为是量子力学的一项基本原理。
本文将探讨量子纠缠的特性及其在通信、计算和密码学等领域的应用。
一、量子纠缠的特性量子纠缠是基于量子力学的原理，其特性可以概括为以下几个方面：1. 超越经典物理：量子纠缠违背了经典物理世界中的局域实在论，即粒子之间的关联不受空间距离的限制。
这种非局域性的特性引发了科学家们对于量子力学的深入思考和探索。
2. 纠缠态描述：当两个或多个量子系统处于纠缠态时，它们的状态无法被单独描述，只能通过它们之间的相互关联来描述。
这种关联关系带来了量子系统之间的非经典相关性，如纠缠态的态矢可以写成各个量子态的线性组合。
3. 测量结果的关联性：当对两个纠缠态的量子系统进行测量时，它们之间的测量结果是高度相关的。
无论它们之间的距离有多远，它们的测量结果总是同时变化的。
二、量子纠缠的应用1. 量子通信：量子纠缠在量子通信领域中具有重要应用。
通过利用量子纠缠的非局域性特点，可以实现远距离的加密通信，保障通信的安全性。
量子密钥分发协议（QKD）是一种利用量子纠缠实现安全通信的方法，它可以在不直接传输密钥的情况下实现信息的安全传输。
2. 量子计算：量子计算是利用量子纠缠和量子叠加等特性进行计算的一种新型计算模式。
量子比特的并行处理能力和量子纠缠的非经典关联性使得量子计算具有突破经典计算机计算能力的潜力。
量子算法如Shor算法和Grover算法等，利用量子纠缠来加快因子分解和搜索等问题的解决速度。
3. 量子密码学：量子纠缠在密码学领域中也有广泛应用。
量子纠缠可以用来实现量子密钥分发，通过共享纠缠态来分发密钥，从而保证通信的机密性和安全性。
量子密码学可以有效地抵抗传统密码学中的破解攻击，对于信息安全具有重要意义。
量子纠缠及其在量子计算中的应用
量子纠缠及其在量子计算中的应用量子纠缠是量子力学中一个重要的概念。
它指的是两个或多个量子粒子之间存在的一种奇特的相互作用关系，即使两个粒子之间距离很远，它们的状态仍然会发生相互关联。
量子纠缠具有不可分割性，即使是分离后的两个粒子，它们的状态仍然会受到彼此之间的影响。
这种现象被称为“量子纠缠”。
量子纠缠是量子通信和量子计算中的重要基础。
在量子通信中，可以利用量子纠缠来传输信息。
由于量子纠缠的不可分割性，即使有人想要窃取通信中的信息，也无法做到。
目前，利用量子纠缠进行的量子通信已经实现了远距离的安全通信。
在量子计算领域，量子纠缠也扮演着重要的角色。
在传统的计算机体系中，每个二进制位只能存储0或1，而量子计算机可以利用量子纠缠来存储更多种状态。
这个过程被称为量子并行运算，它能够大大提高计算速度，甚至能够瞬间解决传统计算机需要耗费几十年才能解决的问题。
量子计算的实现需要量子比特之间的纠缠关系。
在量子计算机中，计算结果是由每个量子比特的状态组合得出的，而这些状态是由纠缠的量子比特所决定的。
因此，量子纠缠在量子计算中扮演着十分重要的角色，是实现量子计算的关键。
然而，要实现量子纠缠并不是一件容易的事情。
随着量子计算领域的发展，对量子纠缠的要求也越来越高。
目前，已经有研究人员通过制备高纯度的实验条件，成功地实现了多个量子比特之间的纠缠。
这为实现量子计算带来了希望。
总的来说，量子纠缠不仅是量子通信和量子计算的基础，也是量子物理学的研究热点。
它的研究对于理解量子力学的基本规律以及实现量子通信和量子计算的应用具有重要的意义。
未来，量子纠缠的研究将继续深入，相信会带来更多重大的科学发现和应用创新。
量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠及其在量子通信中的应用作者：王玉良周鸣宇来源：《科技创新导报》 2011年第26期王玉良周鸣宇(山东省烟台市海军航空工程学院基础部理化教研室山东烟台 264001)摘要:给出了量子纠缠态的概念,分析了量子隐形传态的原理,给出了粒子隐形传态的试验方案。
关键词:量子纠缠量子通信量子隐形传态中图分类号:TN91 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(b)-0105-01早在1935年Einstein、Podolsky、Rosen共同发表的EPR佯谬论文中涉及到了纠缠态[1]。
20世纪90年代,基于量子纠缠理论的量子信息科学悄然兴起,近十年来,量子通信领域的研究取得了一些列重要成果,通信科学正在从经典通信向量子通信进行跨越。
不同于经典通信,量子通信是以量子纠缠态作为载体进行信息的传递。
经典信息可以自由复制,只能沿发送者至接收者在时间上前向传输,纠缠态不能被复制,却能连接时空中的任意两点。
利用量子纠缠特性,Bennet[2]等人提出了量子隐形传态的方案。
本文在量子纠缠的基础上对量子隐形传态进行了详细的探讨。
1 量子纠缠态的基本知识量子纠缠是多子系统量子系综中的一种奇妙现象,即任意子系统的测量值无法独立于其他子系统。
对于由A和B两个子系统构成的复合系统为例,若其量子态不能表示为子系统态的直积形式,即,则称为纠缠态。
2 量子隐形传态2.1 量子隐形传态的进展在科幻电影或神话小说中,常常有这样的场面:某人突然在某地消失掉,其后却在别的地方莫明其妙地显现出来。
1997年12月奥地利Innsbruck的Zeilinger小组在国际上著名的刊物《Nature》上报道了世界上第一个量子隐形传态的实验结果,此项研究成果轰动了学术界和欧美的新闻界。
1998年初意大利Rome的Martini小组在《Phys.Rev.Lett.》上报道了另外一个成功的量子隐形传态实验结果,在2004年7月,中国科大的潘建伟小组在《Nature》上报道了五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐形传态的实验, 上述实验都证明了Bennett等人提出的分离变量的量子隐形传态的方案。
量子纠缠及其在通信领域的应用
量子纠缠及其在通信领域的应用量子纠缠是量子物理学中极为重要且神秘的现象之一。
它描述了两个或多个量子系统之间的非常特殊的关联关系，这种关联关系在经典物理中是无法解释的。
量子纠缠在通信领域具有巨大的应用潜力，特别是在量子通信和量子密钥分发方面。
本文将重点探讨量子纠缠的概念，描述它在通信领域的应用，并讨论相关技术和未来发展方向。
量子纠缠是指在量子系统中，两个或多个粒子之间形成的一种特殊状态，使得它们之间的量子态依赖于彼此。
换句话说，当一个粒子发生测量时，其它与之纠缠的粒子的状态也会立即发生改变，即使它们之间的距离非常远。
这种量子纠缠的行为违背了经典物理学的直观理解，被爱因斯坦称为“鬼魅般的遥远相互作用”。
在量子通信中，量子纠缠被用于实现量子隐形传态和量子远程纠缠等核心技术。
量子隐形传态是指将一个量子比特的信息从一个地方传输到另一个地方，而完全没有经典通信信道。
这是通过将要传输的量子比特与一个已经纠缠的量子比特进行相互作用，并进行测量来实现的。
由于纠缠的存在，无论距离多远，被传输的量子比特的信息都能够在瞬间被传送到目标地点，而且在传递过程中保持了高度的安全性。
量子远程纠缠是指在两个远离的地点之间建立一对纠缠态的过程。
这种纠缠态可以用于量子密钥分发，即利用量子纠缠来实现安全的密钥共享。
由于任何对量子纠缠态的窃听都会导致量子态的坍缩，使得通信双方能够检测到是否有第三方试图窃取密钥，从而保证了通信的安全性。
这为量子密码学的发展提供了一个重要的基础。
尽管量子纠缠在量子通信中具有巨大的潜力，但其应用仍受到许多技术挑战的限制。
首先，量子纠缠的产生和保持对实验条件要求极高，需要高度稳定的实验环境和精确的控制技术。
其次，量子纠缠在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，导致纠缠的破坏和失真。
此外，当前的纠缠传输距离仍然有限，需要更加高效和可扩展的方法来实现远程量子通信。
为了克服这些挑战，研究人员正在致力于开发新的技术和方法来实现更稳定和可靠的量子纠缠传输。
量子纠缠在量子通信中的应用
量子纠缠在量子通信中的应用量子纠缠是量子力学中的基本概念，它被广泛应用于量子通信中。
量子通信是依托于量子力学原理进行信息传递的新型通信方式。
它不仅可以保证信息的安全传输，而且可以在理论上实现一些传统通信方式无法实现的功能，如超密钥分发、超密钥加密、量子隐形传态等。
本文将介绍量子纠缠在量子通信中的应用。
一、量子纠缠的基本概念量子纠缠是指两个或多个量子态之间存在着一种特殊的联系，它们之间的测量结果是高度相关的，即“纠缠度”越强，它们的测量结果就越相关。
比如，两个粒子若处于纠缠态，当其中一个粒子测量出某一属性时，另一个粒子的相应属性也将被确认。
这种关联被称为互为基态的量子态。
在量子力学中，一个物理系统可以用一个基态（或是波函数）来描述。
一个有N个粒子的系统，其波函数将存在2^N个基态，这些基态可以用二进制数来概括。
例如，两个自旋为1/2的粒子存在于等概率的上下自旋态时，其波函数就可以表示为1/√2(|↑↓⟩-|↓↑⟩)。
此时，一个粒子被测量之后将会坍缩到自旋向上（|↑⟩）或向下（|↓⟩）的一种状态，而另一个粒子将同步坍缩到另一种状态中。
二、基于量子纠缠的超密钥分发超密钥分发（QKD）是利用量子纠缠来分发密钥的过程，其主要目的是为后续的量子加密通信提供安全的密钥。
在这个过程中，随机的比特串通过量子通道进行传输，并在发送和接收者之间形成量子态纠缠。
发送者向接收者发送一部分比特串的信息并通过纠缠态传递这些比特串的哈希值，从而完成密钥的分发。
在这个过程中，利用独立检验机制保证信息的完整性与可靠性。
超密钥分发的安全性源于量子通道以及测量的干扰。
因为量子纠缠态被广泛应用于密钥分发过程中，所以它们经常用于防范黑客和攻击者的攻击。
因此，量子纠缠在量子通信系统的安全性和鲁棒性方面具有重要的作用。
三、基于量子纠缠的量子隐形传态量子隐形传态是一种量子信息的传输方式，从一个粒子到另一个粒子。
在这个过程中，期间不存在物理信号交换，而是仅允许传输信息。
量子纠缠在量子通信中的应用
量子纠缠在量子通信中的应用在当今科技飞速发展的时代，量子通信作为一种具有革命性的通信方式崭露头角，而其中量子纠缠这一神秘而又奇妙的现象扮演着至关重要的角色。
量子纠缠仿佛是大自然赋予我们的一把神奇钥匙，为实现高效、安全的通信打开了一扇全新的大门。
要理解量子纠缠在量子通信中的应用，首先得搞清楚什么是量子纠缠。
简单来说，当两个或多个粒子相互作用后，它们的状态会变得相互关联，无论它们之间的距离有多远，只要对其中一个粒子进行测量，另一个粒子的状态会瞬间发生相应的变化。
这种奇特的现象超越了我们日常生活中的常识，爱因斯坦曾将其称为“鬼魅般的超距作用”。
那么，量子纠缠是如何在量子通信中发挥作用的呢？一个关键的应用就是量子密钥分发。
在传统通信中，密钥的安全传递一直是个难题。
而利用量子纠缠的特性，可以实现绝对安全的密钥分发。
比如，发送方通过对纠缠粒子的某一特性进行测量，接收方在另一端对相应的纠缠粒子进行测量，双方就可以通过对比测量结果来生成密钥。
由于量子力学的基本原理，任何对量子态的测量都会导致其状态的改变，所以如果有第三方试图窃听，就会被立即发现，从而保证了密钥的安全性。
除了密钥分发，量子纠缠还在量子隐形传态中有着惊人的表现。
量子隐形传态并不是像科幻电影中那样把物体瞬间从一个地方转移到另一个地方，而是将一个粒子的量子态传递到另一个粒子上。
假设我们要将一个粒子 A 的量子态传递给远处的粒子 B，首先需要让粒子 A 和另一个与之纠缠的粒子 C 处于纠缠态，然后在本地对粒子 A 和 C 进行联合测量，并将测量结果通过经典信道告诉接收方。
接收方根据接收到的信息对粒子 B 进行相应的操作，就可以使粒子 B 处于原来粒子 A的量子态。
这个过程中，并没有真正地传输粒子本身，而是传输了量子态的信息，这无疑为信息传递带来了全新的可能性。
在实际的量子通信中，要实现稳定可靠的量子纠缠并非易事。
环境中的噪声、干扰以及量子系统本身的退相干等问题都会对量子纠缠产生影响。
量子纠缠在量子通信中的应用
量子纠缠在量子通信中的应用量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式，它利用量子纠缠的特性传输信息。
量子纠缠是一种特殊的量子态，通过两个或多个粒子之间复杂的相互关系形成。
本文将探讨量子纠缠在量子通信中的应用。
一、量子纠缠的原理量子纠缠是一种奇特的量子力学现象，当两个或多个粒子处于纠缠状态时，它们的状态无法被单独描述，只有对这些粒子进行综合描述才能获得完整的信息。
换句话说，改变其中一个粒子的状态会立即影响其他纠缠粒子的状态，即使它们之间的距离很远。
二、量子纠缠在量子密钥分发中的应用量子密钥分发是一种安全的通信方式，通过利用量子纠缠的特性，确保通信双方能够安全地交换密钥。
在这个过程中，发送方用纠缠粒子作为密钥进行编码，并将它们发送给接收方。
由于纠缠粒子的特性，任何未经授权的截取尝试都会导致纠缠状态的破坏，从而使通信双方能够察觉到潜在的窃听行为。
三、量子纠缠在量子隐形传态中的应用量子隐形传态是一种通过量子纠缠传输信息的方式，它可以实现信息的瞬时传输而无需物质传递。
在这个过程中，发送方和接收方之间共享一对纠缠粒子，并进行一系列的测量操作。
通过测量得到的结果，接收方可以恢复出发送方想要传输的信息，而无需实际传输物质。
四、量子纠缠在量子远程状态传输中的应用量子远程状态传输是一种利用量子纠缠传输量子态的方式，它可以实现状态的远程传输而无需传递粒子。
在这个过程中，发送方对自己手中的粒子进行测量，并将测量结果发送给接收方。
通过接收方根据发送方的测量结果进行操作，即可恢复出发送方传输的量子态，实现信息的传输。
五、量子纠缠在量子网络中的应用量子网络是由量子计算机和量子通信构成的系统，它利用了量子纠缠的特性进行信息传输和计算。
量子纠缠可以连接不同的量子节点，使它们能够进行高效且安全的通信。
通过将多个纠缠粒子链接在一起，量子网络能够实现复杂的量子计算和通信任务。
六、量子纠缠在量子卫星通信中的应用量子卫星通信是指利用量子纠缠实现地球上的通信设备与天上的卫星之间的安全通信。
量子纠缠在量子通信中的应用
量子纠缠在量子通信中的应用量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式，利用量子纠缠来实现信息的传输和保密。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间产生的一种特殊纠缠状态，其中一个量子系统的变化会立即影响到其他纠缠系统，即使它们之间的距离很远。
在量子通信中，量子纠缠被广泛应用于量子密钥分发、量子隐形传态和量子远程传送等领域，下面将详细介绍。
1. 量子密钥分发量子密钥分发是一种利用量子纠缠来实现安全通信的方法。
量子纠缠可以确保通信双方之间的密钥传输是安全的，因为任何对量子系统的测量都会改变它的状态，从而被发送方和接收方察觉到。
这种特性使得量子通信可以检测到被监听或攻击的情况，从而确保通信的安全性。
量子密钥分发已经成为实现信息安全传输的重要方法，具有不可破解性和瞬时性等优势。
2. 量子隐形传态量子隐形传态是一种利用量子纠缠实现信息传输的方法，在这种方法中，发送方通过测量纠缠态进行信息编码，并将纠缠系统发送给接收方。
接收方通过测量纠缠系统的另一部分来解码信息，并获取到与发送方相同的量子态。
由于量子纠缠的存在，这种信息传输过程是瞬时完成的，且在中间传输过程中不会泄漏信息。
3. 量子远程传送量子远程传送是一种利用量子纠缠实现信息传输的方法，它可以将一个量子态从发送方传送到接收方，而无需通过物质粒子的传输。
在这个过程中，发送方和接收方之间共享一个纠缠态，发送方通过操作自己手中的量子系统，将原始的量子态传送到接收方。
通过量子纠缠的相关性，接收方可以恢复原始的量子态，完成信息传输。
量子远程传送是量子通信领域的一项重要研究课题，也是实现量子计算和量子网络的基础。
总结：量子纠缠在量子通信中扮演着关键的角色，它能够实现量子密钥分发、量子隐形传态和量子远程传送。
通过利用量子纠缠的特殊性质，量子通信可以实现更加安全、高效和远距离的信息传输。
随着量子技术的不断发展，量子通信将在未来的信息传输中发挥越来越重要的作用。
量子力学：量子纠缠与量子通信
量子力学：量子纠缠与量子通信引言：量子力学是描述微观世界中微粒行为的理论框架，它具有独特的特性和概念，其中之一便是量子纠缠。
量子纠缠是量子力学中的一种非常奇特的现象，它发生在多粒子系统中，表现为粒子之间的关联性，而这种关联性又与传统物理学中的经典概念迥然不同。
本文将探讨量子纠缠的原理及其在量子通信中的应用。
一、量子纠缠的原理在量子力学中，当两个或多个粒子经历一次相互作用后，它们的状态将无法独立地描述，而是紧密关联在一起，这就是量子纠缠的基本现象。
量子纠缠的最典型表现是当一个粒子受到观测或测量时，其纠缠粒子的状态也会瞬间发生变化，无论它们是否相距遥远。
二、量子纠缠的重要性量子纠缠是量子力学的核心概念之一，因其非常特殊的性质，成为许多量子技术的基础。
首先，量子纠缠具有通过纠缠状态传递信息的潜力，这为量子通信技术的发展带来了前所未有的机遇。
其次，量子纠缠还在量子计算、量子密码学等领域具有广泛的应用，为实现超越传统计算和通信能力的“量子优势”奠定了基础。
三、量子纠缠与量子通信量子通信是利用量子纠缠传递信息的新一代通信方式。
在传统通信中，信息传输往往依赖于光子或电子的经典状态，而量子通信则通过量子纠缠实现了信息的安全传输和更高效的处理。
具体来说，量子通信主要包括量子密钥分发和量子远程传态两个重要方面。
1. 量子密钥分发量子密钥分发是一种基于量子纠缠的加密通信方式。
通过使用具有纠缠状态的量子比特来分发密钥，通信双方可以实现信息的安全传输。
在量子密钥分发过程中，由于纠缠的特性，任何对信道进行监听或窃取信息的行为都将难以被察觉和干扰，从而确保了通信的安全性。
2. 量子远程传态量子远程传态是一种利用量子纠缠实现信息传输的方式。
通过在发送方对一对纠缠态进行操作，然后运用测量等操作将信息传输至接收端。
这种传输方式可以实现信息的即时传输，而且更为重要的是，在这个过程中传输的信息是具有保真度和安全性的。
四、实际应用与展望目前，量子纠缠和量子通信已经在实验中得到了广泛的验证，并且在某些特定场景下已经实现了实际应用。
量子纠缠现象的研究及其应用领域
量子纠缠现象的研究及其应用领域量子纠缠是量子力学中的一种奇特现象，自提出以来，就一直是学术界和工业界最为关注的话题之一，因为它不仅具有极高的科学探究价值，还有广泛的实际应用价值。
量子纠缠在量子通信、量子计算、卫星通信等领域发挥着重要作用，成为当今科学研究和工程技术的热点之一。
量子纠缠的概念是指，两个或多个粒子处于纠缠态时，它们之间的状态无法被单独描述，只能一起被描述。
这里的“纠缠”指的是两个量子系统在某种物理量上紧密相连，任何一个系统的状态都不能被独立描述，必须与另一个系统的状态一起描述。
一般来说，量子纠缠体现在系统间的纠缠态上，字符化为叠加态或纠缠态。
比如，两个纠缠态的粒子有相反的自旋，当其中一个粒子的自旋状态发生变化时，另一个粒子的自旋状态也会同步变化。
量子纠缠现象是一种纯粹的量子力学现象。
在经典意义上，量子纠缠是不可见的、不可控制的，但在量子力学中，它是一种基本特征，掌握了这个特征，就能够实现一系列的新技术。
量子纠缠在量子计算中的应用量子计算是利用量子位来处理信息的一种计算模型，是一项十分前沿的技术。
这种计算方式可以在极短的时间内完成比传统计算机更复杂的计算，因此它有着非常广泛的应用前景。
量子纠缠对量子计算非常重要。
一方面，它可以用来进行量子纠缠态制备，从而实现量子计算的局面。
在量子计算中，如果没有量子纠缠，那么量子位的处理效果将会很差。
因此，量子纠缠在量子计算中是非常重要的。
另一方面，量子纠缠也为量子计算中的“量子随机行走”算法打下坚实的理论基础。
量子纠缠在量子通信中的应用随着信息技术的不断发展，保证信息传输的安全性变得越来越重要。
量子通信是一种通过量子纠缠态传输信息的通讯方式，它通过非常复杂的算法来保证传输的安全性，并且可以为信息的传输提供非常高的速度。
量子通信技术可以非常有效地避免窃听或恶意攻击者通过软件或物理手段攻击网络的信息传输。
量子纠缠在卫星通信中的应用随着现代卫星通信技术的改进，越来越多的卫星已经拥有了量子通信装置，实现了一个国际激光通信网络。
量子通信技术的基本原理和应用
量子通信技术的基本原理和应用量子通信是一种利用量子力学原理来保证信息传输安全和速度的新技术。
在传统的通信技术中，信息是通过电磁波在信道中传输，黑客可以利用电磁波的存在从外部读取信号，破解加密信息。
而量子通信是基于量子纠缠和量子隐形传态，实现完美的加密保护，确保信息传输的安全性。
下面将详细介绍量子通信技术的基本原理和应用。
一、量子通信技术的基本原理1.量子纠缠量子纠缠是两个或多个量子体系之间存在一种非常特殊的关系，它们之间会同时发生相反的变化，即使它们之间的距离已经很远。
这种现象被称为“非局域性”，研究称之为“量子叠加态”。
简单来说，量子纠缠就是两个或更多个从一个单一的量子体系中产生的“子系统”，它们之间发生了非常神奇的联系。
这种联系是与它们之间的距离无关的，即便它们之间隔了很远的距离，它们仍然会同时发生相反的变化。
2.量子隐形传态隐形传态是指在量子通信中，发射方实现了将其拥有的量子信息通过“量子隐形传态”技术被传输到接收方，而其自身并不与传输通道相连，这种传输方式是非常特殊的。
在这种传输方式中，由于存在一种称为量子纠缠的特殊关系，信息接受方可以在不知道实际信息的情况下，重建出完整的量子信息状态。
二、量子通信技术的应用1.量子密钥分发量子密钥分发是量子通信最重要的应用之一，它是实现完美加密的关键。
通过量子隐形传态和量子纠缠技术，两个通信方可以在不需要任何信道的情况下约定共同的密钥，并确保前后传输的安全性。
黑客无法截取其中的信息，保障了信息加密的完整性。
2.量子路由器目前的网络路由器是使用传统的电子技术来实现的，再无法满足互联网日益增加的数据流量需求。
而利用量子隐形传态技术，可以通过传输少量的量子信息来实现网络路由器的构建，从而极大地提高网络的传输效率，更好地满足网络设备之间数据传输的高速、高带宽需求。
3.量子电视量子电视是量子通信的一项前沿技术，它能够实现更加安全、高速、高保真的视频传输，使得电视的业界在高清视频传输、视频直播等诸多领域产生了新的发展大众。
量子纠缠与量子通信
量子纠缠与量子通信量子纠缠是量子力学中的一种重要现象，涉及到的是微观粒子之间的非经典的、纠缠的关系。
它具有一些非常特殊的性质，被广泛应用于量子通信领域。
本文将介绍量子纠缠的原理和应用，以及与之相关的量子通信技术。
一、量子纠缠的原理量子纠缠是指两个或多个粒子之间存在一种特殊的量子态，无论它们相隔多远，它们的状态都是相关联的。
这种关联不同于经典物理中的相关关系，而是一种非常特殊的量子关系。
量子纠缠的形成需要某些特定的条件，最常见的方式是两个粒子在某个瞬间发生相互作用，形成一个纠缠态。
在这个纠缠态中，两个粒子之间的量子信息相互关联，任意对一个粒子进行观测或测量都会影响到另一个粒子的状态。
二、量子纠缠的应用1. 量子密钥分发量子纠缠在量子通信中起到了关键的作用，其中之一就是量子密钥分发。
传统的密钥分发方式容易受到被监听和破解的威胁，而量子密钥分发利用了量子纠缠的特性，可以实现安全的密钥传输。
在量子密钥分发中，发送方和接收方利用纠缠态通信，通过测量的结果来确定密钥。
由于量子纠缠的特性，即使被监听，密钥的传输也是安全的，因为监听者的测量会破坏纠缠态，被检测到。
2. 量子远程传态量子纠缠还可以用于量子远程传态，即在发送方和接收方之间传输量子信息。
通过纠缠态的传输，可以实现量子比特的远程传递，使得接收方能够获取到发送方的量子态。
在这个过程中，量子纠缠可以用来实现量子态的复制和传输，根据测量的结果对接收到的量子比特进行恢复。
这为量子计算和量子通信提供了更加便捷和高效的方法。
三、量子通信技术量子通信是一种利用量子纠缠和量子相关性进行信息传输的技术。
除了量子密钥分发和量子远程传态，还有其他一些量子通信技术被广泛研究和应用。
1. 量子隐形传态量子隐形传态是一种利用量子纠缠进行信息传输的方法。
在这个过程中，发送方通过对纠缠态进行操作，让接收方得到一份与发送方完全一样的量子态，而且这个过程是实现了信息的传输。
2. 量子密码学量子密码学是基于量子纠缠和量子测量原理的密码学体系。
量子纠缠及其在通讯中的应用
量子纠缠及其在通讯中的应用量子纠缠是量子力学中一种特殊的现象，它在近年来引起了很多科学家的兴趣，并且在通讯领域中有着广泛的应用。
本文将介绍量子纠缠的基本概念和原理，并探讨它在通讯中的应用。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊的关联，使得它们之间的状态是相互依赖的。
在量子力学中，一个系统的状态可以用波函数来描述，而量子纠缠则是指多个系统的波函数之间存在一种非局域的联系。
这种联系使得一个系统的测量结果会立即影响到另一个系统的状态，即使它们之间的距离非常远。
量子纠缠的原理可以通过著名的贝尔不等式来解释。
贝尔不等式是由约翰·贝尔在1964年提出的，它用于检验量子力学是否满足局域实在论的假设。
实验证实，贝尔不等式被违反，说明了量子纠缠的存在。
这意味着，量子系统之间的关联是非局域的，即使它们之间的距离非常远，它们的状态仍然是相互依赖的。
量子纠缠在通讯中的应用主要体现在量子密钥分发和量子电报两个方面。
量子密钥分发是一种安全的通信方式，它利用量子纠缠的特性来保证通信的安全性。
在传统的加密方式中，密钥是通过传输经典比特来实现的，而这种方式容易受到黑客的攻击。
而量子密钥分发则利用了量子纠缠的不可破坏性，使得密钥的传输变得更加安全可靠。
量子密钥分发的基本原理是，发送方将一组量子比特通过量子纠缠的方式发送给接收方，接收方通过测量这些量子比特来得到密钥。
由于量子纠缠的特性，任何对量子比特的测量都会破坏它们的状态，因此黑客无法获取到正确的密钥。
另一方面，量子纠缠还可以用于量子电报的传输。
传统的电报是通过发送和接收两个终端之间的电信号来实现的，而量子电报则利用了量子纠缠的特性来传输信息。
具体而言，发送方将要传输的信息编码为一组量子比特，并将它们与接收方的量子比特进行纠缠。
接收方通过测量自己的量子比特来得到信息。
由于量子纠缠的特性，即使传输过程中受到了噪声的干扰，接收方仍然能够正确地获取到信息。
除了通信领域，量子纠缠还在其他领域中有着广泛的应用。
量子力学中的量子纠缠及其应用
量子力学中的量子纠缠及其应用量子力学是描述微观粒子行为的一门科学，它引入了许多概念和原理，其中最为重要的就是量子纠缠。
量子纠缠是指两个或多个粒子间的状态之间存在一种特殊的关系，当其中一个粒子的态发生改变时，其他粒子的态也会随之发生相应的改变。
在本文中，我们将探讨量子纠缠的概念和其在实际应用中的重要性。
一、量子纠缠的概念量子纠缠是量子力学中的一种非常奇特的现象，在经典物理中是无法解释的。
当两个或多个粒子处于纠缠态时，它们之间的状态无法通过简单的独立测量来描述。
换句话说，如果对其中一个粒子进行测量，我们无法准确预测另一个粒子的状态，直到对其进行测量之后才能确定。
这种纠缠关系不受空间距离的影响，即使两个纠缠粒子相隔很远，它们之间的关系仍然存在。
二、量子纠缠的应用1. 量子通信量子纠缠技术在量子通信领域具有重要应用。
通过纠缠粒子之间的共享状态，可以实现量子密钥分发和量子远程通信等功能。
量子密钥分发是指利用量子纠缠来传输安全的密钥，这种方式可以有效地防止密钥的窃取和破解。
量子远程通信则可以实现信息的超光速传输，从而打破传统通信的限制。
2. 量子计算量子纠缠在量子计算领域也发挥着重要作用。
量子计算是利用纠缠态的并行计算特性，可以在相对较短的时间内解决一些传统计算机无法解决的问题。
量子计算的关键是通过对纠缠态进行控制和操作，以实现更高效的计算过程。
纠缠态的存在使得量子计算具备了指数级别的计算能力，为未来的科学研究和技术发展带来了巨大的潜力。
3. 量子隐形传态量子纠缠还可以被用于实现量子隐形传态。
所谓量子隐形传态，是指将一个量子态从一个物理位置传递到另一个物理位置，而不经过中间传输的过程。
通过纠缠粒子的特殊关系，可以实现量子信息的瞬时传递，从而在信息传输中实现隐蔽性和高效性。
4. 量子仿真量子纠缠还可以应用于量子系统的仿真。
传统计算机很难模拟大规模的量子系统，而量子纠缠为对这些系统进行仿真提供了新的思路。
通过建立纠缠态的网络，可以更加真实地模拟量子系统的行为，从而对复杂的物理过程进行研究和分析。
量子纠缠及其在量子通信中的应用
量子纠缠是量子力学中一种奇特的现象，它描述了两个或多个量子系统之间的一种纠缠状态。
在这种状态下，两个量子系统之间的状态是相互关联的，无论它们距离多远。
这种现象在量子通信中具有重要的应用。
量子纠缠的概念最初由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森于1935年提出，他们认为这种“鬼魅般的操纵”是量子力学的一个问题，因为它涉及到非局域性。
然而，实验证实了量子纠缠的存在，并且发现了它在量子信息科学中的巨大潜力。
量子纠缠的一个重要应用是量子通信。
传统的通信方法使用的是经典的比特来传输信息，而量子通信则利用了量子纠缠的特性。
通过纠缠态，量子信息可以以一种非常安全和高效的方式传输。
一个典型的量子通信协议是量子密钥分发(QKD)。
在QKD中，发送方和接收方利用纠缠态来生成共享的密钥。
由于量子纠缠的性质，任何对纠缠态进行干扰或窃听密钥的威胁都会被立即察觉到。
这使得QKD成为一种安全性非常高的加密通信方式。
除了量子密钥分发，量子纠缠还可以被用于量子隐身传态和量子远程纠缠交换等量子通信协议中。
量子隐身传态是一种能够在通信中传输量子态而又不会泄露任何信息的协议。
量子远程纠缠交换则可以远程创建和连接量子纠缠，这对于量子网络的构建非常重要。
此外，量子纠缠还可以用于量子计算和量子传感器等领域。
在量子计算中，量子纠缠可以帮助实现并行计算和量子并行搜索等任务，大大提高计算效率。
在量子传感器中，通过纠缠态的测量，可以实现超高精度的测量，例如测量时间、磁场和温度等。
虽然量子纠缠在量子通信中的应用前景广阔，但它的实现还面临一些困难。
由于纠缠态对于环境的极度敏感，量子纠缠的存储和传输非常困难。
此外，量子通信设备的成本也很高，限制了其在实际应用中的推广。
总的来说，量子纠缠是量子力学中一种奇特的现象，在量子通信中具有重要的应用。
通过纠缠态，可以实现高度安全和高效率的量子通信。
此外，量子纠缠还有助于实现量子计算和量子传感器等领域的进展。
虽然面临着一些挑战，但随着量子技术的不断发展，相信量子纠缠的应用前景将更加广阔。
量子纠缠及其在通信中的应用
量子纠缠及其在通信中的应用量子纠缠是量子力学中一个非常神秘和重要的概念，自从上世纪五六十年代被提出以来，一直是研究量子信息、量子计算和量子通信等前沿课题的重要内容。
量子纠缠可以用来描述两个或多个量子系统之间的特殊关系，这种关系是非经典的，又被称为“非局域性”。
在通信中的应用，主要是基于量子纠缠的“量子密钥分发”和“量子电报机”，这两种方法都具有很高的安全性和实用性。
量子纠缠是什么？量子纠缠最早由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森提出，他们认为虽然量子力学中存在着非局域性，但这种非局域性是虚幻的，即“量子力学不完备”。
而后，贝尔不等式实验的成果表明量子力学中的非局域性是实在的，量子纠缠真正成为了量子力学中的一个重要概念。
在量子力学中，一个系统的量子态由波函数描述，而两个或多个系统的态则由它们的张量积(外积)构成。
如果两个量子系统的态可以用纠缠态表示，那么它们的量子测量就是相互关联的。
例如，当测量一个系统的一个物理量时，会导致另一个系统的相关测量结果产生变化，无论这两个系统是否处于相互接触的状态。
这种“长程相互作用”被称为量子纠缠。
量子纠缠的实现通常需要一些复杂的实验装置，例如用激光器把两个光子缠绕起来，或者用超导线圈在微观粒子之间建立纠缠关系。
目前还没有一种统一的理论能够完全解释量子纠缠背后的物理机制，但是它的基本性质和应用已经成为当前量子通信的核心。
量子密钥分发(QKD)量子密钥分发是一种利用量子纠缠在通信中实现信息安全的方法。
它的基本原理和过程如下：首先，通信的双方（Alice 和 Bob）需要各自生成一些随机的比特序列，并且用此序列来编码一些量子比特（qubit），例如光子或电子自旋。
Alice 和 Bob 的量子比特依然是纠缠的。
接着，Alice 和 Bob 将各自用相同的随机序列对它们的量子比特进行测量，由于这个随机序列不会被劫持，所以两个人的测量结果也是相同的，这样就可以得到一个密钥。
最后，Alice 和 Bob 需要用一个安全的通道将这个密钥传输给对方，这个通道可以是一个密码学上的密码，也可以是一个量子纠缠。
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量子纠缠及其在量子通信中的应用吴家燕物理学专业15346036摘要量子理论为我们描绘了一幅与我们容易感知的由经典力学统治的现实世界有大不同的量子世界图象，而量子纠缠是量子世界特有的现象，在经典世界中没有对应。
纠缠态的制备和各种测量仍然是现在前沿研究的一个热点话题。
这小小的量子纠缠正在当今世界中，从量子密码到完全保密的量子通信，从量子计算机到未来的量子互联网，给人类带来新的希望。
关键词量子纠缠量子比特量子隐形量子密钥量子通信正文量子纠缠现象史上最怪、最不合理、最疯狂、最荒谬的量子力学预测便是“量子纠缠”。
量子纠缠是一种理论性的预测，它是从量子力学的方程式中得来的。
如果两个粒子的距离够近，它们可以变成纠缠状态而使某些性质连接。
出乎意料的是，量子力学表明，即便你将这两个粒子分开，让它们以反方向运动，它们依旧无法摆脱纠缠态。
以电子的“自旋”作例子，电子的自旋直到你观测它的那一刻才能决定，当你观测它时，就会发现它不是顺时针转就是逆时针转。
假设有两个互相纠缠的电子对，当其中一个顺时针转时，另一个就逆时针转，反之亦然。
不过奇怪之处是它们并没有真正连接在一起。
对量子理论坚信不疑的波尔和他的同事们相信，量子纠缠可以预测相隔甚远的电子对的状态，即便它们一个在地球，一个在月球，没有传输线相连，如果你在某个时刻观测到其中一个电子在顺时针旋转，那么另一个在同一时刻必定是在逆时针旋转。
换句话说，如果你对其中一个粒子进行观测，那么你不止是影响了它，你的观测也同时影响了它所纠缠的伙伴，而且这与两个粒子间的距离无关。
两个粒子的这种怪异的远距离连接，爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”。
波尔所拥护的量子力学方程式表明，相互纠缠的粒子即使相距很远，也可以互相连接。
而克劳泽与阿斯佩的实验证明了量子力学的方程是正确的，纠缠是真实的，粒子可以跨越空间连接——对其一进行测量，确实可以瞬间影响到它远方的同伴，仿佛跨越了空间限制。
量子纠缠态特性经典信息的基本单元是比特（bit），它是一个两态系统，可制备为两个可识别状态中的一个，例如：0或1。
量子信息的基本单元称为量子比特（qubit），它也是一个两态系统，且是两个线性独立的态。
量子比特的两个可能状态可表示为：|0>和|1>。
量子比特和比特之间的最大区别在于量子比特还可以处在|0>和|1>之间的叠加态（superposition）上，因此量子比特的状态可看成是二维复向量空间中的单位向量。
比特可以看成是量子比特的特例。
信息用量子态来表示便实现了信息的“量子化”，这是量子信息学的出发点。
信息一旦量子化，量子力学特性便成为信息处理过程的物理基础：信息的演化遵从薛定谔方程，信息的传输就是量子态在量子通道中的传送，信息处理和计算是对量子态的幺正变换，信息提取则是对量子系统实行量子测量。
量子纠缠态是在量子力学多粒子体系中普遍存在的一种量子态.从数学角度来说，当一个量子比特序列无法用各量子比特的张量乘积表示的话，这个量子态就称为纠缠态。
量子纠缠是量子信息最核心的部分，几乎所有的量子信息处理过程都与之有关。
量子纠缠本来是爱因斯坦等科学家为了证明量子力学的不完备而提出的一种很奇妙的量子概念，但在量子信息学中却成为一种极其重要的新型资源，并有着大量的应用：如在量子密钥分配中，基于量子纠缠交换和量子纠缠纯化的量子中继器可以克服长距离所带来的噪声和消相干；量子隐形传态和量子超密编码是基于量子纠缠而提出的概念。
量子通信量子通信利用量子态对信息进行编码、存储与传输。
主要包括量子隐形传态与量子纠缠的应用；量子通信信号的产生、传输、接收与检测；量子通信信道的模型。
其中，量子信源：以尽可能少的量子比特来表示输入符号，从而将要传输的信息转化成量子比特流；量子编码器：对量子比特流进行编码，达到数据压缩或加入纠错码对抗噪声的目的；量子调制器：使量子信号的特性与信道特性匹配；量子解调器：通过量子操作得到调制前的量子信息；量子传输信道：传送量子信号的通道；辅助信道：经典信道及其它附加信道；量子信道噪声：环境对量子信号影响的等效描述；量子译码器：把量子比特转化成经典信息；量子信宿：量子信息的接收方量子通信中有两个特有的研究内容：（1）量子隐形传态和纠缠的分发奇异的量子纠缠态的非局域相关性与信息科学相结合,产生了经典通信不可比拟的量子通信, 而量子隐形传态就是量子远程通信的典型方式之一.量子隐形传态的基本思想是将原物信息分成经典的和量子的两部分,经典信息由经典信道(电话、电传等方式)传输,量子信息由量子信道传输,最终将原物信息——某个粒子的未知量子态从A方传送到B方1993年，Bennett等来自四个国家的六位科学家演示了第一种量子隐形传态方案。
方案的工作原理如下：量子纠缠源产生一个EPR对，Alice和Bob各拥有其中的一个，记为粒子B1和B2。
现在Alice和Bob在不同的地方，Alice要向Bob发送一个量子比特，记为A，设A的量子态为|ψ>＝α|0>＋β|1>，而Alice并不知道A的具体状态。
首先Alice让A和B1相互作用，然后测量她的两个量子比特，得到四个可能结果00，01，10和11中的一个。
接着她通过经典信道把测量结果告诉Bob。
根据Alice的测量结果，Bob对B2进行适当的操作，即可得到状态|ψ>。
而Alice所拥有的A的状态因为测量塌缩为|0>或|1>状态。
继Bennett之后，又分别由Bouwmeester等人用光子极化[6]、Boschi等人用光学技术、Furusawa等人用光的挤压态[8]以及Nielsen等人用核磁共振（NMR）实现了量子隐形传态。
在我国，中国科技大学的郭光灿院士和潘建伟教授等人在这方面取得了重要进展。
1999年至2001年，潘建伟和他在奥地利的合作者们首次成功实现了三光子纠缠态、四光子纠缠态，并用它们验证了量子力学与定域实在论的矛盾。
潘建伟和他在中国科技大学的同事在2003年首次成功实现了自由量子态的隐形传送、纠缠态纯化以及量子中继器；2004年实现了五光子纠缠和开放目的的量子隐形传态；2006年，首次实现两粒子复合系统量子隐形传态，并在实验中第一次成功地实现了对六光子纠缠态的操控。
超光速量子隐形传态的实现：综上所述,完整的信息传送是由两个信道合作完成的,这就决定了最终的信息传送速度不会超过光速.人类能否克服经典信道的限制而实现超光速量子隐形传态呢?可能的途径是用另一量子信道取代经典信道,使经典信息通过量子信道传送,这样就能实现超光速量子隐形传态,即超光速通信.（2）量子密钥分配。
1994年，Shor提出了利用量子计算机的大因数快速分解算法，这个算法使得现在广泛使用的RSA公钥密码系统受到了被破解的威胁。
幸运的是，利用量子力学的不确定性和不可克隆原理，我们可以通过量子密钥分配来建立更安全的通信。
1984年，C. Bennett和G. Brassard首先提出了BB84协议，Alice用这四个基制备一个量子比特序列，并发送给Bob，Bob随机使用这四个基去测量接收到的量子态。
随后，Alice通过经典信道把基的使用顺序告诉Bob，Bob将之与自己使用的测量基相比较，然后双方只保留制备基和测量基一致的那些量子比特作为密钥。
如果有窃听者，必将对信道产生干扰，Alice和Bob可以通过比对密钥中的一部分量子比特而察觉到，从而保证了理论上绝对安全的通信。
除了BB84协议，与其原理相似的有B92协议、六态协议等，1991年Ekert等人提出的E91协议使用了与BB84不同的原理。
在实验方面，实现了在光纤、自由空间、超导材料、纳米管等材料中的量子密钥传送。
2002年德国慕尼黑大学和英国军方下属的研究机构合作，用激光成功传输了光子密钥，传输距离达到23.4km。
2003年美国国家标准与技术研究所和波士顿大学的科研人员研制出能探测到单脉冲光的探测器。
2004年世界上第一个量子密码通信网络在美国马萨诸塞剑桥城正式投入运行。
日本三菱电机公司通过改良检测光子元件，用防盗量子密码技术成功实现了87km的通信距离。
需要说明的是，量子隐形传态和密钥分配这两个功能的实现主要基于量子纠缠，但都需要经典信道的辅助，所以量子通信和经典通信既统一在信息的传递过程中，又有着本质的区别。
另外，正因为需要经典信道的辅助，量子隐形传态并没有带来超光速通信。
量子通信与经典通信相比有以下奇异的、不可思议的特性:1)由量子纠缠态的非局域关联性可知:量子信息传递时无须预先知道接收方在哪里.2)量子信息传递过程不会为任何障碍所阻隔,因而量子隐形传态称为量子态的超空间传送.3)量子信息的传递速度取决于量子态的塌缩速度,而塌缩速度大大地超过光速,因而,量子信息的传递速度是超光速的.4)原物信息的传递仍需经典信道,而经典信道上信息的传递速度不会超过光速,故原物信息的传递速度不会超过光速.量子通信的展望目前，量子通信尚处于试验研究阶段，还存在许多理论和技术问题。
但是，量子通信已经取得了一些令人鼓舞的进展，并展现出非常诱人的前景。
此外，对量子纠缠态、非定域性理论的研究不但对物理学的发展起到了推动作用，并且也将被应用于其它领域。
例如，量子通信导致了第六代光纤通信系统——量子光纤通信时代的到来，量子博弈问题的提出和解决等等。
具体来说，量子通信的研究方向有：（1）纠缠。
目前人们对作为量子通信中物理资源的量子纠缠还没有完全认识清楚，建立一般的量子纠缠理论还有很长的路要走。
如何对量子纠缠进行更好地制备、操控、纯化、转换和应用将是一个值得研究的方向，尤其是多粒子纠缠态尚需进一步的研究。
（2）经典和量子混合通信。
这是一个目前比较活跃的领域，主要包括对通过无噪声/带噪声经典信道的量子信息、通过无噪声/带噪声量子信道的经典信息的研究。
（3）纯量子通信。
现在有很多科学家正致力于研究通过噪声量子信道的量子信息。
（4）量子密码技术。
这是量子通信领域最成熟的一个方向，已实现光纤上逾20km、真空约1km 的量子密钥传输，5～10年内可能投入实际应用。
除此之外，出现了一些新的研究方向，如量子秘密共享、量子位承诺、量子鉴别方案、量子签名方案等。
（5）量子通信的网络化。
网络化是量子通信的重要发展方向，目前量子通信速度比现有的经典通信技术快1000万倍，估计10年以上的时间内可建立量子因特网。
参考文献（1）石名俊《量子纠缠现象研究》中国科学技术大学– 2000（2）仇亮《量子纠缠特性和应用研究》中国科学技术大学2009（3）舒娜石际《数学技术与应用》2012年第10期《量子纠缠技术与量子通信》（4）李同山王善斌《量子纠缠与超光速量子通信》山东理工大学学报(自然科学版) 2006年3月第20卷第2期89~92（5）许娟《量子通信的基本原理和研究进展》东南大学计算机科学与工程学院，南京210096 698~702。