量子通信精選(九篇)

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第1篇：量子通信范文

量子是現(xiàn)代物理的重要概念，與經(jīng)典物理有根本的區(qū)別，提供了全新的原理和思考方式。量子具有不確定性和不可測量性，量子的世界不遵循經(jīng)典物理學(xué)定律，因此人們對(duì)量子世界的探索存在很多困y。通過科學(xué)家的不斷探索，在量子信息研究領(lǐng)域有了許多的突破，其中產(chǎn)生了量子通信這一新興技術(shù)。目前量子通信主要有兩種應(yīng)用，一種是較為成熟的量子密碼通信，一種是量子隱形傳送。2012年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，法國科學(xué)家塞爾日?阿羅什與美國科學(xué)家大衛(wèi)?維因蘭德實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)原子的測量和控制，阿羅什的工作是打造出一個(gè)微波腔，借助單個(gè)原子在微波腔中會(huì)輻射或吸收單個(gè)光子的特性，實(shí)現(xiàn)了操縱單個(gè)光子。而維因蘭德則制造出了一個(gè)離子阱，先用光來俘獲離子，然后用激光冷卻離子，進(jìn)而對(duì)離子進(jìn)行測量和控制。量子計(jì)算和精密測量有了變成現(xiàn)實(shí)的可能性。

二、量子糾纏

Hilbert空間是歐幾里德空間的一個(gè)推廣，不再局限于有限維，是一個(gè)完備的空間，其上所有的柯西序列等價(jià)于收斂序列，從而微積分中的大部分概念都可以無障礙地推廣到Hilbert空間中。能用Hilbert空間中的一個(gè)矢量表示的量子系統(tǒng)稱為純態(tài)，反之，如果不是處于確定的態(tài)而是以某一種幾率分布的，稱之為混合態(tài)。通常量子比特表示為：|Ψ〉=α|0〉+β|1〉，|α|2+|β|2=1（疊加態(tài)形式）。兩個(gè)純態(tài)|Ψ1〉和|Ψ2〉的線性疊加所描述的量子態(tài)|Ψ〉=c1|Ψ1〉+c2|Ψ2〉對(duì)應(yīng)Hilbert空間的一個(gè)矢量，也是一個(gè)純態(tài)。經(jīng)過測量的量子態(tài)會(huì)坍縮到|0〉或|1〉，這個(gè)過程是不可逆的。這是二維Hilbert空間中量子態(tài)的描述，類似于三維球面上的一個(gè)點(diǎn)。在具有n個(gè)量子態(tài)的系統(tǒng)中，狀態(tài)空間由2n個(gè)基向量組成。在未對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作之前，量子態(tài)可能為2n中的一個(gè)，與經(jīng)典存儲(chǔ)系統(tǒng)相比，量子系統(tǒng)能在某一時(shí)刻保持2n個(gè)狀態(tài)，因此量子系統(tǒng)具有更大的計(jì)算潛力。愛因斯坦不愿承認(rèn)并稱之為“幽靈般的超距作用（spooky action at a distance）”的量子糾纏，指兩個(gè)相互獨(dú)立的粒子可以相互影響，對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)行觀測可以即時(shí)地影響到其它粒子，無論它們之間的距離有多遠(yuǎn)。量子糾纏描述了量子子系統(tǒng)相互影響的現(xiàn)象，對(duì)一個(gè)子系統(tǒng)的測量瞬間影響了其他子系統(tǒng)的狀態(tài)。一個(gè)由|ΨA〉和|ΨB〉兩個(gè)子系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)|Ψ〉，如果可以表示為|ΨA〉×|ΨB〉，則|Ψ〉處于直積態(tài)，否則處于糾纏態(tài)。常見的糾纏態(tài)有：兩個(gè)粒子構(gòu)成的bell基，三個(gè)粒子構(gòu)成的GHZ態(tài)等。二粒子純態(tài)糾纏的研究最為完善，bell態(tài)是量子通信中最基本的糾纏資源。處于bell態(tài)的兩個(gè)糾纏粒子稱為EPR對(duì)。四維Hilbert空間中的正交完備基稱為bell基。在量子通信中，最常用的測量方法是bell基測量。

三、量子糾纏的應(yīng)用

目前量子通信的兩種主要方式：量子密碼通信和隱形傳送。量子密碼或量子密鑰分配是利用了觀測一般會(huì)干擾被觀測系統(tǒng)的量子力學(xué)原理來實(shí)現(xiàn)的。量子的不可分割性和量子態(tài)的不可復(fù)制性保證了信息的不可竊聽和破解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)根本上、永久性解決信息安全問題的目標(biāo)。量子隱形傳態(tài)需建立在經(jīng)典物理信道的基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)。在研究量子領(lǐng)域早期，人們最感興趣的一個(gè)問題是能否利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)超光速通信，這個(gè)問題的答案是否定的，原因在于量子的不可克隆性，僅依靠量子糾纏系統(tǒng)無法傳遞具體信息，要將原量子態(tài)的全部信息提取出來，需分別根據(jù)其經(jīng)典信息和量子信息來構(gòu)造，因此無法實(shí)現(xiàn)瞬間傳輸。量子隱形傳態(tài)利用量子糾纏態(tài)作為通道， 利用量子作為載體， 把信息從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。量子隱形傳態(tài)的任務(wù)可以簡單地描述為：假設(shè)存在一對(duì)共享的量子比特為 A、B，利用A、B來傳送量子態(tài)C。將A、B分別置于系統(tǒng)的兩端，現(xiàn)將量子比特A和C作幺正變換，測量后得到兩個(gè)經(jīng)典量子比特的信息，在這個(gè)過程中兩個(gè)量子比特被破壞。量子比特B現(xiàn)在包含了關(guān)于C的信息，但觀測者仍無法得到C的任何信息，量子比特B處于四個(gè)任意的量子態(tài)之一?，F(xiàn)在需通過經(jīng)典通信通道將A的測量結(jié)果發(fā)送到B端，根據(jù)A的測量結(jié)果，對(duì)B作相應(yīng)的幺正變換， 此時(shí)量子比特B的狀態(tài)變?yōu)镃，實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)的傳送。

四、量子通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

理想量子通信與傳統(tǒng)通信相比，有著安全、無障礙通信等優(yōu)勢，但目前仍難以實(shí)現(xiàn)，量子測量、量子態(tài)的控制仍在不斷完善，基于糾纏的量子隱形傳態(tài)方式仍處在實(shí)驗(yàn)室階段。2012年6月，潘建偉團(tuán)隊(duì)在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)，為發(fā)射全球首顆“量子通訊衛(wèi)星”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。2016年8月16日，中國國成功發(fā)射全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，標(biāo)志著中國在量子通信領(lǐng)域又邁出重要一步?！澳犹?hào)”的主要科學(xué)目標(biāo)是借助衛(wèi)星平臺(tái)，進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破。并在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，開展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。量子技術(shù)的迅速發(fā)展，預(yù)示著量子科技的無線前景，將給人類生活和生產(chǎn)帶來革命性的成果，對(duì)國防、對(duì)經(jīng)濟(jì)有著重要影響。因此，我們應(yīng)加快量子通信技術(shù)實(shí)用化進(jìn)程，在國際技術(shù)競爭中占據(jù)有利地位。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 《量子安全通信與量子信道理論有關(guān)問題的研究》王敏杰

[2] 《量子糾纏技術(shù)與量子通信》1007-9416（2012）10-0060-01舒娜 石際

第2篇：量子通信范文

 

引言：

 

量子通信是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。這一新型通信技術(shù)是伴隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和物理學(xué)領(lǐng)域的不斷研究而發(fā)展起來的，是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。近年來這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，以其特有的高效性和安全性等特點(diǎn)而被軍事等領(lǐng)域廣泛研究應(yīng)用，并向?qū)嵱没l(fā)展。同時(shí)，隨著社會(huì)科技和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，普通民眾對(duì)信息傳輸?shù)囊笠踩找嫣岣?，?duì)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性要求也不斷提高，因此也急需這一技術(shù)來作為對(duì)現(xiàn)有通信手段的補(bǔ)充和優(yōu)化，以不斷提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。這種無論是來自軍事等特殊領(lǐng)域還是來自普通民眾等普通領(lǐng)域?qū)π畔鬏數(shù)母咭蠖即偈怪孔油ㄐ偶夹g(shù)不斷研究與發(fā)展，以滿足人們不斷嚴(yán)苛的通信需求。

 

一、量子通信的發(fā)展概述

 

量子通信技術(shù)是在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。量子力學(xué)誕生于1926年，是人類對(duì)微觀世界加以認(rèn)識(shí)的理論基礎(chǔ)之一。量子力學(xué)和相對(duì)論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰?貝爾于1964年提出貝爾理論，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應(yīng)的存在。在這一基礎(chǔ)上，美國科學(xué)家貝內(nèi)特于1993年首次提出了量子通信的概念。這一概念的提出，使愛因斯坦的量子糾纏效益開始真正發(fā)揮其威力。

 

自量子通信概念提出以后，6位來自不同國家的科學(xué)家，基于量子糾纏理論，提出了利用經(jīng)典與量子相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)量子隱形傳送的方案，這是量子通信最初的基本方案。量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識(shí)與揭示自然界的神秘規(guī)律具有重要意義，而且可以用量子態(tài)作為信息載體，通過量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)原則上不可破譯的量子保密通信。

 

1997年在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。這是國際上首次在實(shí)驗(yàn)上成功地將一個(gè)量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實(shí)驗(yàn)中傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。此后經(jīng)過二十多年的發(fā)展，量子通信這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展，主要涉及的領(lǐng)域包括：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等。

 

二、量子通信技術(shù)簡介

 

量子通信即指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子是不可分的最小能量單位，“光量子”即為光的最小能量單位。量子通信的理論基礎(chǔ)是量子糾纏。在量子世界中，存在著一種“糾纏”效應(yīng)，所謂量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。這種“糾纏”效應(yīng)能夠在兩個(gè)完全相同的某量子態(tài)粒子之間建立某種聯(lián)系，當(dāng)其中一個(gè)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)也會(huì)發(fā)生相同的變化，而且這種變化與時(shí)間和空間無關(guān)。另外由于對(duì)粒子的任何測量都會(huì)導(dǎo)致其量子態(tài)的變化，所以同時(shí)這種變化時(shí)不可能被第三者所知獲的。利用量子的糾纏效應(yīng)，我們可以進(jìn)行絕密和瞬時(shí)的通信。因此具有極大的研究價(jià)值。

 

量子密碼通信原理是基于“海森堡測不準(zhǔn)”原理的發(fā)展的。在量子物理學(xué)中“海森堡測不準(zhǔn)”原理表明，如果人們開始準(zhǔn)確了解到基本粒子動(dòng)量的變化，那么也就開始喪失對(duì)該粒子位置變化的認(rèn)識(shí)。所以如果使用光去觀察基本粒子，照亮粒子的光的行為都會(huì)使之改變路線，從而無法發(fā)現(xiàn)該粒子的實(shí)際位置。因此對(duì)傳輸光子線路的竊聽會(huì)破壞原通訊路線之間的相互聯(lián)系，通訊會(huì)被終端。另外還有“單量子不可復(fù)制”定理，這是上述原理的推論，是指在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個(gè)量子是不可能的，因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子必須先做測量，而測量必然會(huì)改變量子狀態(tài)。根據(jù)這兩個(gè)原理，即使量子密碼不幸被獲取，也會(huì)因測量過程中對(duì)量子狀態(tài)的改變而得到一些幾乎無意義的信息。

 

量子遠(yuǎn)程傳態(tài)是經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送未知量子態(tài)。通俗來講就是將甲地的某一粒子的未知量子態(tài)在乙地的另一粒子上還原出來。因量子力學(xué)的不確定原理和量子態(tài)不可克隆原理，限制人們將原量子態(tài)的所有信息精確地全部提取出來，因此必須將原量子態(tài)的所有信息分為經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別由經(jīng)典通道和量子通道送到乙地，根據(jù)這些信息，在乙地構(gòu)造出原量子態(tài)的全貌。但這一過程并不傳輸任何的能量或物質(zhì)，只是傳輸一種量子態(tài)。

 

量子密集編碼是用量子通道傳送經(jīng)典比特，即使用量子糾纏現(xiàn)象可以實(shí)現(xiàn)只傳送一個(gè)量子比特，而傳送兩個(gè)比特的經(jīng)典信息。具體方法是信息的傳送者(Alice)和接受者(Bob)各擁有處于最大糾纏態(tài)中的一個(gè)粒子，Alice可以對(duì)她手中的粒子施加四種可能的幺正變換以編碼兩個(gè)比特的經(jīng)典信息，由于兩個(gè)粒子處于糾纏態(tài)，對(duì)一個(gè)粒子的任何操作都會(huì)對(duì)另一個(gè)粒子產(chǎn)生影響，引起另一個(gè)粒子的態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化。Alice對(duì)它的糾纏粒子施加幺正變換后，兩系統(tǒng)處于四個(gè)Bell基態(tài)之一，為了使Bob能讀出Alice編碼的信息，Alice必須再把她的粒子傳送給Bob，Bob再對(duì)兩個(gè)粒子實(shí)施聯(lián)合Bell 基測量，測量結(jié)果可使Bob提出2比特的經(jīng)典信息，在這過程中，Alice僅傳送給Bob一個(gè)粒子，但卻能成功的傳送2比特的經(jīng)典信息，這就是所謂的“密集編碼”。

 

三、量子通信技術(shù)的發(fā)展前景

 

量子通信技術(shù)依托于發(fā)達(dá)的現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)的量子技術(shù)而發(fā)展起來的，以其獨(dú)特的優(yōu)勢而被廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比較，量子通信具有抗干擾力強(qiáng)、保密性高、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。因此，它的發(fā)展應(yīng)用前景很廣闊。一方面，在國家政府和軍事領(lǐng)域，由于其保密性極高，幾乎不可能被敵方破譯，且這種量子通信技術(shù)能夠抵御未來量子計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來的威脅，因此會(huì)被不斷研究和應(yīng)用。另一方面，在民用通信技術(shù)領(lǐng)域，早在2009年9月，中國科技大學(xué)組建了世界上首個(gè)5節(jié)點(diǎn)的全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)語音量子保密通信?！俺怯蛄孔油ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)”使得城市范圍的安全量子通信網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)。因此，量子通信在未來的民用領(lǐng)域也將被廣泛研究應(yīng)用。

 

結(jié)語

 

量子通信是通信技術(shù)的又一次劃時(shí)代革命，與目前采用的傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，量子通信在保密性、通信容量、通信時(shí)效等方面都具有十分明顯的優(yōu)勢，是未來通信發(fā)展的主要方向。雖然量子通信有著廣闊的應(yīng)用前景，但在單元技術(shù)和理論方面還有許多需要解決的問題。在信息產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)重要組成部分的今天，需要在量子通信這一領(lǐng)域繼續(xù)加大投入和研究力度，為進(jìn)入量子通信時(shí)代打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，不斷服務(wù)于現(xiàn)代人類的發(fā)展需求。

第3篇：量子通信范文

關(guān)鍵詞：量子保密；通信技術(shù)；應(yīng)用；未來發(fā)展

引言

隨著信息化時(shí)代的到來，人們無時(shí)無刻都在接發(fā)文字信息、視頻信息、電子信息等，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域帶來了新的改變。為了保障信息通信的安全，防止信息傳遞過程中存在的泄露風(fēng)險(xiǎn)，采取量子保密通信技術(shù)，有效避免信息被攻擊破譯，保障了信息傳遞的絕對(duì)安全[1]。量子保密通信改變了傳統(tǒng)加密通信的局限性和不安全性，解決了存在的安全隱患問題，根據(jù)量子力學(xué)原理與科學(xué)信息技術(shù)的有效結(jié)合，采用高精度量子測量技術(shù)和高精準(zhǔn)量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸，發(fā)揮了高效安全的通信性能。量子計(jì)算利用量子力學(xué)規(guī)律來調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算，能夠進(jìn)行大規(guī)模、多線程地?cái)?shù)據(jù)處理，具有超強(qiáng)的計(jì)算能力和精密的邏輯性[2]。在依靠量子比特工作中，由于量子位存在的并行性、糾纏性和疊加性，量子算法在進(jìn)行問題處理時(shí)就能夠做出傳統(tǒng)計(jì)算無法比擬的超強(qiáng)處理能力，實(shí)現(xiàn)超高精度、超高速度的工作效率[3]。隨著國內(nèi)外量子信息技術(shù)科技的發(fā)展，針對(duì)現(xiàn)有公鑰體系在單向計(jì)算時(shí)存在的易被攻擊威脅，造成信息發(fā)生泄漏的嚴(yán)重后果，開展量子密鑰分發(fā)技術(shù)的保密通信的創(chuàng)新研發(fā)，滿足了當(dāng)前信息化社會(huì)和數(shù)字化經(jīng)濟(jì)時(shí)代的需求。通過量子保密通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，推動(dòng)了量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行和未來的無限發(fā)展。

1量子保密通信技術(shù)應(yīng)用

1.1量子密鑰分發(fā)技術(shù)應(yīng)用

量子密鑰分發(fā)是根據(jù)量子測不準(zhǔn)原理、量子不可分割和量子態(tài)不可復(fù)制的特性來實(shí)現(xiàn)，量子生成的通信密碼校驗(yàn)絕對(duì)的安全性，不會(huì)被任何方式破解。通信雙方建立量子密碼分享協(xié)議，發(fā)送方和接受方以單光子的狀態(tài)作為信息載體來建立密鑰，保證密鑰分發(fā)的安全性，密鑰分發(fā)采取一次一密的加密體制建立安全通信密碼。密鑰分發(fā)完成后需要進(jìn)行信息協(xié)同和隱私保密增強(qiáng)，糾正密鑰中存在的錯(cuò)誤，使密鑰保持一致性，進(jìn)一步增強(qiáng)信息隱私的保密安全。根據(jù)協(xié)議隨機(jī)選擇調(diào)制每一個(gè)光子的基矢，隨機(jī)的基矢可以對(duì)接收端進(jìn)行監(jiān)測，在偏振編碼過程中采用單光子的水平偏振態(tài)（0°）、垂直偏振態(tài)（90°）、偏振態(tài)（+45°）和偏振態(tài)（-45°）的4個(gè)量子態(tài)，來進(jìn)行不同自由度的編碼，可以選擇垂直方向，也可以沿水平方向或其它角度作為量子信息的載體。發(fā)送方隨機(jī)使用2組基矢，按照事先約定的單光子水平偏振態(tài)通過量子信道發(fā)送給協(xié)議用戶，當(dāng)用戶接收到光子后也隨機(jī)地使用2組基矢進(jìn)行偏振態(tài)的測量，如果制備基矢和檢測基矢兼容，則表示收發(fā)隨機(jī)數(shù)完全一致，如果存在不同，發(fā)送方和用戶在從新進(jìn)行比對(duì)制備基和測量基基矢，直到收發(fā)雙方擁有完全一致的隨機(jī)數(shù)序列密鑰。密鑰分發(fā)、生成后不會(huì)被破譯或計(jì)算破解，即使在密鑰生成過程中被竊聽也會(huì)被通信方發(fā)現(xiàn)，仍然不會(huì)泄密，保證了絕對(duì)的安全性[4]。

1.2量子保密通信與后量子安全加密應(yīng)用

近年來，我國在量子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，在量子保密通信的研發(fā)中獲得突破性進(jìn)展，利用量子保密通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)通信技術(shù)存在的安全隱患問題，保證了通信的安全性和可靠性[5]。量子保密通信具備巨大的信息存儲(chǔ)與攜帶性能，量子計(jì)算機(jī)可以面對(duì)各種復(fù)雜難度的計(jì)算，并能進(jìn)行高時(shí)速、高精準(zhǔn)的并行計(jì)算處理能力。量子保密通信是在原有的公鑰體系進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，采取量子密鑰分發(fā)和加密的量子保密通信方案，以應(yīng)對(duì)原有量子計(jì)算體系內(nèi)存在的安全威脅，并對(duì)現(xiàn)有加密體制進(jìn)行升級(jí)，應(yīng)用計(jì)算破解能力的后量子加密技術(shù)提高了被破解能力，避免信息泄露。量子保密通信與后量子加密的應(yīng)用，為未來量子安全信息加密技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要的意義[6]。

1.2.1量子保密通信方案量子保密通信利用量子態(tài)的疊加性和量子不可克隆原理，采取密鑰分發(fā)的密碼技術(shù)，對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行一次一密的加密方法，完善了加密體制，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

1.2.2后量子加密后量子加密技術(shù)是一種新的加密方法，通過運(yùn)用許多先進(jìn)的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的加密體制算法進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，例如網(wǎng)格編碼算法和橢圓曲線算法等，增加了防御能力，可以完全抵抗黑客的計(jì)算破解，后量子新型信息加密技術(shù)能夠與現(xiàn)有的信息安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容和平滑升級(jí)演進(jìn)。

1.3量子保密通信應(yīng)用

量子保密通信為未來信息安全提供了保障，是信息領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，在量子保密通信中量子密鑰分發(fā)作為關(guān)鍵技術(shù)，與典型網(wǎng)絡(luò)組織和現(xiàn)有通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相融合，建立了網(wǎng)絡(luò)管控、安全服務(wù)、密鑰生成層、密鑰分發(fā)層、密鑰應(yīng)用層等組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)的可用性和安全可靠性，并應(yīng)具備靈活高效、可擴(kuò)展的未來發(fā)展的建設(shè)需求。系統(tǒng)分為發(fā)送裝置和接受裝置，利用公共信道對(duì)密鑰分發(fā)協(xié)議合法的通信雙方發(fā)送共享的隨機(jī)密鑰。其中，密鑰生成層將生成制備的量子密鑰提供給上層，在密鑰中繼、密鑰轉(zhuǎn)發(fā)、密鑰存儲(chǔ)、密鑰輸出過程中，密鑰應(yīng)用層為量子密鑰的保密通信服務(wù)提供服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)管控平臺(tái)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理，安全服務(wù)平臺(tái)則負(fù)責(zé)密碼服務(wù)和安全管理。量子密鑰分發(fā)是以量子物理與信息學(xué)為基礎(chǔ)，利用量子態(tài)糾纏重疊的力學(xué)特性，在通訊雙方之間產(chǎn)生并分享一個(gè)隨機(jī)的安全的密鑰，運(yùn)用一次一密的加密方法，通過量子信道完成信息的安全傳送。由于傳統(tǒng)量子信道在傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行量子密鑰服務(wù)的加密業(yè)務(wù)時(shí)，量子信道存在傳輸損耗，量子密鑰分發(fā)距離會(huì)被限制距離，需設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)來完成長距離的接力傳送，導(dǎo)致安全防護(hù)存在困難，存在安全隱患。因此在現(xiàn)有較大規(guī)模的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中，都采用可信中繼技術(shù)是異或后的中繼技術(shù)，量子密鑰只會(huì)在節(jié)點(diǎn)處暫存經(jīng)過異或后，不會(huì)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)造成影響，具有信息傳輸?shù)陌踩院透咝省?/p>

2量子保密通信目前發(fā)展?fàn)顩r

隨著量子保密通信的發(fā)展，世界各國試用點(diǎn)呈現(xiàn)逐步成熟趨勢，但在應(yīng)用推廣方面暴露出一些問題。主要包括三個(gè)方面：（1）應(yīng)用場景受到限制當(dāng)前，量子保密通信主要面向金融、政府等長期安全性較高的特定場景之中，市場規(guī)模較為分散，傳統(tǒng)通信業(yè)界對(duì)于量子保密通信應(yīng)用目前仍然處于熱情度較低的狀態(tài)。此外，由于量子態(tài)信號(hào)與傳統(tǒng)信號(hào)混合傳輸時(shí)，將引入劣化性能，導(dǎo)致量子保密通信組網(wǎng)需要借助額外獨(dú)立光纖鏈路才能獲取所需資源。（2）技術(shù)瓶頸待解決在百公里長距離傳輸情況下，量子保密通信可用安全碼率大約為15kbit/s量級(jí)，相比于當(dāng)前光傳達(dá)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的量級(jí)信息傳輸差距較大，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的一一加密。此外，在量子保密通信組網(wǎng)方面，由于量子態(tài)存儲(chǔ)技術(shù)尚不成熟，因此，有關(guān)量子存儲(chǔ)方面難以實(shí)現(xiàn)，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證分析。（3）安全性存在一定風(fēng)險(xiǎn)在實(shí)際通信過程中，信道節(jié)點(diǎn)不理想特性使其難以滿足安全性標(biāo)準(zhǔn)，成為不法分子利用的安全漏洞，所以針對(duì)通信安全性升級(jí)將是運(yùn)營維護(hù)所面臨的一個(gè)難題，現(xiàn)階段，由于通信密鑰生成碼率也相對(duì)較低，很難滿足一次一密要求?，F(xiàn)階段，我國量子保密通信技術(shù)在業(yè)務(wù)、市場、商用的應(yīng)用都處于推廣初期階段，在量子密鑰分發(fā)技術(shù)組網(wǎng)理念和技術(shù)研究中，仍然面臨一些問題有待研究和探討。

3量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作策略與未來發(fā)展

3.1量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化工作策略

在未來量子保密通信技術(shù)研發(fā)中，應(yīng)保證量子保密通信設(shè)備系統(tǒng)的功能與性能的一致性和可靠性，增加設(shè)備系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)層面的兼容性、靈活性和安全性，在設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)、安全性能、組網(wǎng)以及加密等各個(gè)方面，逐步完善應(yīng)用體制，在未來發(fā)展中形成完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。首先，在國家政策支持的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)量子密鑰分發(fā)技術(shù)前沿技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，創(chuàng)新開發(fā)新型協(xié)議技術(shù)、系統(tǒng)器件和架構(gòu)方案，加快提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備成熟度、實(shí)用化水平和性價(jià)比，不斷提高量子密鑰分發(fā)和后量子加密的技術(shù)水平，完善加密體制。然后，應(yīng)加強(qiáng)量子保密通信的商業(yè)化應(yīng)用和市場開拓規(guī)劃的工作策略和未來發(fā)展方向，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)合作，開展多樣化的商業(yè)部署模式，制定標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，為應(yīng)用發(fā)展做好引導(dǎo)和培育市場需求。最后，應(yīng)加快我國量子保密通信網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目工程的建設(shè)，升級(jí)設(shè)備完善標(biāo)準(zhǔn)，提高量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的網(wǎng)管和運(yùn)維能力，使量子保密通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)在完善的密鑰管理設(shè)備與加密通信設(shè)備進(jìn)行安全可靠的通信，以商業(yè)化應(yīng)用推廣和市場化發(fā)展為未來建設(shè)目標(biāo)，增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實(shí)際可用性和安全性等標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)模。目前，我國量子保密通信技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平，在國家政策的大力支持下在社會(huì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，量子信息技術(shù)作為我國科技創(chuàng)新的重要發(fā)展技術(shù)，應(yīng)加快發(fā)展量子信息產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)量子技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的深度融合，增加產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為國家安全、國防軍事提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，新興的量子信息產(chǎn)業(yè)推動(dòng)了我國戰(zhàn)略性發(fā)展方向。

3.2未來發(fā)展前景

量子保密通信技術(shù)在未來發(fā)展進(jìn)程中，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是未來量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，需要加強(qiáng)技術(shù)成熟度、設(shè)備可靠性和投入產(chǎn)出性價(jià)比等各方面的研究，開展標(biāo)準(zhǔn)化工作策略以促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。近年來，隨著量子保密通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新，世界各國在量子保密通信技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的市場競爭日趨激烈，我國雖然處于世界領(lǐng)先地位，應(yīng)需加強(qiáng)對(duì)量子技術(shù)研究機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備廠商和建設(shè)運(yùn)營單位進(jìn)行大力扶持，在政策支持優(yōu)勢下強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力，以增強(qiáng)科技實(shí)力，提高市場競爭能力。積極推廣大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，促進(jìn)量子保密通信商業(yè)化推廣、產(chǎn)業(yè)鏈壯大和產(chǎn)業(yè)化得到健康發(fā)展。

3.2.1分發(fā)系統(tǒng)性能指標(biāo)和實(shí)用化水平有提升空間量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)之中單跨傳輸距離在百公里以內(nèi)，密鑰成碼率有待進(jìn)一步提高。同時(shí)，量子密鑰系統(tǒng)工程化也具有一定提升空間。此外，量子保密通信系統(tǒng)仍需要密鑰管理，將其與信息通信行業(yè)緊密融合，加密通信設(shè)備。

3.2.2抗量子計(jì)算破解的安全加密面向未來量子計(jì)算對(duì)于現(xiàn)有加密體系存在的破解威脅，需設(shè)計(jì)抗量子計(jì)算破解安全加密方案，快速提升量子密鑰分發(fā)技術(shù)和實(shí)用化水平，這是贏得加密技術(shù)體制的關(guān)鍵。

3.2.3量子保密通信商業(yè)化開拓仍需進(jìn)一步探索量子保密通信是對(duì)現(xiàn)有通信技術(shù)的一種有效安全性提升技術(shù)，能夠解決密鑰分發(fā)安全性問題，提升通信安全性等級(jí)，具有長期性和高安全性。尤其在金融專網(wǎng)方面，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對(duì)有限，因此，在后續(xù)研究進(jìn)程中，逐漸完善量子通信保密技術(shù)，將其推廣到投入產(chǎn)出性行業(yè)之中，從設(shè)備升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)完善、市場探索等方面進(jìn)行逐一推廣與應(yīng)用。因此，在今后發(fā)展過程中，應(yīng)凝聚各方形成合力，提升工程化實(shí)用水平，引導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，重視標(biāo)準(zhǔn)化測試，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

第4篇：量子通信范文

關(guān)鍵詞：量子密碼　量子通信

中圖分類號(hào)：TN91　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1007-3973(2011)002-059-01

量子理論誕生以來，科學(xué)家就試圖利用量子效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、無時(shí)延、“絕對(duì)安全”的通信，量子通信將成為人類通信技術(shù)史上的又一次革命。

1　量子通信技術(shù)簡介

1.1　基本量子理論

量子態(tài)是指原子、中子、質(zhì)子等粒子的狀態(tài)，它可表征粒子的能量、旋轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)、磁場以及其他的物理特性。量子理論主要包括量子糾纏和量子測不準(zhǔn)原理，是現(xiàn)代物理學(xué)的核心理論。

量子糾纏指的是在量子力學(xué)中，有共同來源的兩個(gè)微觀粒子之間存在著某種糾纏關(guān)系，不管它們被分開多遠(yuǎn)，只要一個(gè)粒子發(fā)生變化，另一個(gè)粒子的狀態(tài)也會(huì)立刻發(fā)生相同的變化，這也是利用量子效應(yīng)傳遞密碼的基礎(chǔ)。

Heisenberg量子測不準(zhǔn)原理是量子力學(xué)的基本原理，指在同一時(shí)刻以相同精度測定量子的位置與動(dòng)量是不可能的，只能精確測定兩者之一。

1.2　量子通信的原理

量子通信是利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信方式。在量子通信系統(tǒng)中，信息的發(fā)送方和接收方共享兩個(gè)糾纏在一起的幾乎完全一致的成對(duì)光子。當(dāng)發(fā)送方將信息賦予一個(gè)光子時(shí)，接收方的糾纏光子就會(huì)幾乎同時(shí)發(fā)生一致的變化，從而實(shí)現(xiàn)用不加外力的方式傳輸信息，傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。在這一過程中，發(fā)送和接受方需要糾纏光子的數(shù)量取決于報(bào)文的長度。

量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。量子通信的主要應(yīng)用在于量子密碼的傳輸，與傳統(tǒng)通信的唯一區(qū)別在于，量子通信采用了一種新的密碼生成方式，而且密碼不可能被第三方獲取。

1.3　量子密碼技術(shù)

依據(jù)Heisenberg的量子測不準(zhǔn)原理，通過竊聽不能得到確定的有效信息。同時(shí)，任何針對(duì)量子信號(hào)的竊聽都將不可避免的留下痕跡，從而被通信方所警覺。量子密碼技術(shù)就是利用這一原理來判斷是否有人竊取傳輸?shù)拿艽a信息，從而實(shí)現(xiàn)密碼的絕對(duì)安全。

量子密鑰分配原理來源于光子偏振的原理。光子任意時(shí)刻的偏振方向具有隨機(jī)性，在兩個(gè)糾纏光子之間設(shè)置偏振片。當(dāng)光子的偏振方向與偏振偏振片的傾斜方向的夾角很小時(shí)，光子改變偏振方向并通過偏振濾光器的概率大，否則就小。特別是當(dāng)=90°，其概率為0：=45°時(shí)，其概率為0.5；=0°，其概率為1°通過公開渠道告知對(duì)方是如何旋轉(zhuǎn)的，把檢測到一個(gè)光子記為“1”，沒有檢測到記為“0”，雙方都能記錄到相同的一組二進(jìn)制數(shù)列，以作為密碼。如果有人在半路監(jiān)聽，同樣需要放置偏振片，就不可避免改變光子的偏振方向，使發(fā)送者和接受者記錄的數(shù)列產(chǎn)生差異。

2　量子通信的發(fā)展動(dòng)態(tài)及應(yīng)用

1926年量子力學(xué)誕生，成為人類認(rèn)識(shí)微觀世界的理論基礎(chǔ)。1935年，愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證了量子力學(xué)和相對(duì)論之間的不相容性。1964年，約翰?貝爾提出了貝爾理論，闡明用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)超光速響應(yīng)的可能性。1982年阿斯派克等人證明了超光速響應(yīng)的存在。1984年，有人提出了用單光子偏振態(tài)編碼量子密碼技術(shù)方案，開始了量子密碼的研究。1989年，量子密鑰傳輸?shù)谝淮窝菔精@得成功。1997年，奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成了量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證；2004年，該小組利用多瑙河底的光纖信道，成功的將量子態(tài)隱形傳輸距離提高到600米。

我國的量子通信技術(shù)發(fā)展迅速，位居世界前列。2007年開始，中國科大-清華大學(xué)聯(lián)合研究小組開始在北京八達(dá)嶺與河北懷來之間架設(shè)長達(dá)16公里的自由空間量子信道，并取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，最終在2009年成功實(shí)現(xiàn)了世界上最遠(yuǎn)距離的量子隱形傳態(tài)，這一距離是目前國際上自由空間糾纏光子分發(fā)的最遠(yuǎn)距離，也是目前國際上沒有竊聽漏洞的量子密鑰分發(fā)的最大距離。中國科學(xué)家在自由空間量子通信方 向上的一系列工作引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。英國的《新科學(xué)家》、美國的《今日物理》等多家學(xué)術(shù)新聞媒體均對(duì)這些工作進(jìn)行了報(bào)道。下一步科學(xué)家們正在計(jì)劃通過自由空間實(shí)現(xiàn)幾百公里的量子通信，超越光纖傳輸?shù)臉O限。

量子通信比較傳統(tǒng)通信技術(shù)具有明顯優(yōu)勢：抗干擾能力強(qiáng)，不需要借助傳統(tǒng)信道；量子密碼幾乎不可能被破譯，保密性強(qiáng)；線路時(shí)延幾乎為零，傳輸速度快。

第5篇：量子通信范文

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)通信；量子密鑰分發(fā)；量子密碼終端；密鑰中繼

量子保密通信是基于量子密鑰分發(fā)的密碼通信解決方案，量子密鑰分發(fā)不依賴于計(jì)算的復(fù)雜性來保證通信安全，而是基于量子力學(xué)基本原理。只要能夠在通信雙方成功的建立密鑰，這組建立的密鑰就是絕對(duì)安全的，并且這種密鑰是具有絕對(duì)隨機(jī)性的，從原理上無法破解。由于量子密碼系統(tǒng)基于的這種隨機(jī)性，其安全性不因數(shù)學(xué)水平和計(jì)算能力的提高受到威脅，所以不僅是現(xiàn)在，而且在未來利用量子密碼系統(tǒng)加密的信息都是安全的。由此，人類目前已知的唯一具有長期安全性保障的通信解決方案是量子保密通信。并且在世界范圍內(nèi)已有量子通信網(wǎng)絡(luò)初步建成并運(yùn)行。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)基礎(chǔ)上，使用量子通信保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，提高?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性和穩(wěn)定性，是一個(gè)值得研究和發(fā)展的方向，兩者結(jié)合能夠有效保證數(shù)據(jù)在通信過程中的安全可靠。

一、QKD系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

如圖表1.1所示，QKD系統(tǒng)主要由主控模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、系統(tǒng)管理模塊、光電系統(tǒng)（光學(xué)模塊和單光子探測器）組成。該QKD系統(tǒng)的運(yùn)行受控于密鑰生成控制系統(tǒng)，由密鑰生成控制系統(tǒng)下發(fā)QKD控制指令給終端設(shè)備的系統(tǒng)管理模塊，系統(tǒng)管理模塊將接收到的指令進(jìn)行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換（某些關(guān)鍵指令還需要加解密處理），完成對(duì)QKD系統(tǒng)進(jìn)行工作流程控制。系統(tǒng)管理模塊的主要硬件結(jié)構(gòu)如圖表1.2所示：

二、QKD系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通信

在當(dāng)前的要求數(shù)據(jù)安全性比較高的網(wǎng)絡(luò)中，會(huì)采用專線進(jìn)行保密的數(shù)據(jù)通信，會(huì)添加防護(hù)設(shè)備，增加一道安全措施。設(shè)備首先需要通過證書機(jī)制，完成身份認(rèn)證過程，然后將一端產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)通過非對(duì)稱密碼學(xué)算法加密處理后傳輸給另一端，而另一端的防護(hù)設(shè)備將接收到數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，由此獲得隨機(jī)數(shù)，這樣就完成了對(duì)稱密鑰的分發(fā)過程。由于目前的對(duì)稱密鑰分發(fā)機(jī)制，必須由經(jīng)典密鑰學(xué)的加解密算法處理，這樣就有可能被攻破。因此，通過制定一整套完善的量子對(duì)稱密鑰傳輸、同步、中繼等協(xié)議，使得防護(hù)設(shè)備可以使用QKD系統(tǒng)提供的對(duì)稱量子密鑰，對(duì)目前系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)量子加解密處理。如圖表2.1所示：

三、多用戶應(yīng)用場景下的量子密鑰分配、存儲(chǔ)和管理機(jī)制

如圖表3.1所示，在要求較高的專線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)多用戶應(yīng)用場景下，可將該專線網(wǎng)絡(luò)分為“客戶大區(qū)”和“管理大區(qū)”兩大部分。該場景下的兩個(gè)用戶之前數(shù)據(jù)通信的安全通信可由QKD系統(tǒng)直接向認(rèn)證設(shè)備提供的量子密鑰保證。在該網(wǎng)絡(luò)中，可使用一個(gè)全通型光量子交換機(jī)，掛接6臺(tái)量子網(wǎng)關(guān)，在密鑰生成控制服務(wù)器的調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)設(shè)備間的量子密鑰分發(fā)，并直接把生成的量子密鑰存儲(chǔ)在各自設(shè)備內(nèi)。管理大區(qū)用戶與客戶大區(qū)用戶之間進(jìn)行通信，其防護(hù)設(shè)備可以使用QKD系統(tǒng)提供的量子密鑰，完成數(shù)據(jù)加解密功能，達(dá)到安全的保密通信要求。多用戶應(yīng)用場景量子加密數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕襟E如下：(1)場景內(nèi)，每個(gè)用戶終端部署一臺(tái)QKD系統(tǒng)，由密鑰生成控制服務(wù)器定時(shí)監(jiān)控每個(gè)用戶的當(dāng)前量子密鑰量，根據(jù)制定的排隊(duì)策略，把各個(gè)QKD系統(tǒng)按照規(guī)則進(jìn)行配對(duì)，啟動(dòng)量子密鑰分發(fā)；(2)各個(gè)QKD系統(tǒng)必須由唯一的ID號(hào)標(biāo)識(shí)身份，該QKD與其他的QKD系統(tǒng)進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，并且會(huì)使用對(duì)方ID號(hào)對(duì)生成的量子密鑰進(jìn)行標(biāo)識(shí)和保存。(3)通過具體的用戶通信進(jìn)行演示：客戶大區(qū)的用戶2需要與用戶4進(jìn)行通信，密鑰生成控制服務(wù)器會(huì)統(tǒng)一管理，安排用戶2與用4進(jìn)行通信，用戶2的QKD系統(tǒng)會(huì)根據(jù)ID號(hào)與用戶4的QKD系統(tǒng)分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行設(shè)備認(rèn)證，而用戶4的QKD系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)ID號(hào)與用戶2的QKD系統(tǒng)分發(fā)的量子密鑰提供給認(rèn)證設(shè)備；(4)認(rèn)證設(shè)備采用量子密鑰，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密處理，使保密通信過程完成。

四、通信網(wǎng)絡(luò)與量子網(wǎng)絡(luò)融合

(一)通信網(wǎng)絡(luò)中的加密認(rèn)證設(shè)備部署

專線網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)“分級(jí)管理”的要求，各級(jí)數(shù)據(jù)調(diào)度中心以及下屬的各個(gè)數(shù)據(jù)站點(diǎn)部署了加密認(rèn)證設(shè)備，根據(jù)總部調(diào)度通信關(guān)系建立加密隧道（理論上只能在上級(jí)和下級(jí)之間建立加密隧道），加密隧道拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。如圖表4.1、圖表4.2所示：

(二)量子通信網(wǎng)絡(luò)融入實(shí)例

在一級(jí)分部調(diào)度中心管理中，加密認(rèn)證設(shè)備需要對(duì)相鄰的二級(jí)分部使用QKD系統(tǒng)提供的量子密鑰進(jìn)行加解密處理。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D表4.3所示：一級(jí)分部調(diào)度中心控制二級(jí)分部1和二級(jí)分部2的通信網(wǎng)絡(luò)，一級(jí)分部與兩個(gè)二級(jí)分部都可以通過量子集控站，完成兩兩間的量子信道建立，在集控站的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，使其具備兩兩之間能夠分發(fā)量子密鑰的能力。由此，一級(jí)分部調(diào)度中心與兩個(gè)分部之間就可以實(shí)現(xiàn)兩兩加密認(rèn)證設(shè)備通過使用量子密鑰進(jìn)行加解密處理的保密通信。該場景下的通信數(shù)據(jù)加解密與傳輸流程如下所示：(1（)這里一級(jí)分部調(diào)度中心簡稱為一級(jí)中心；二級(jí)分部1簡稱為二分1；二級(jí)分部2簡稱為二分2）。(2)一級(jí)中心的集控站與二分1的集控站、一級(jí)中心的集控站與二分2的集控站，在密鑰生成控制服務(wù)器（處于集控站中）的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理下，實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；(3)二分1需要完成與一級(jí)中心的通信數(shù)據(jù)傳輸，二分1的認(rèn)證設(shè)備先用與一級(jí)中心分發(fā)的量子密鑰，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳給一級(jí)中心；(4)一級(jí)中心接收到二分1傳輸?shù)募用軘?shù)據(jù)，一級(jí)中心認(rèn)證設(shè)備使用與二分1分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了二分1傳輸通信數(shù)據(jù)給一級(jí)中心的功能；(5)與此同時(shí)，一級(jí)中心下發(fā)調(diào)度指令給二分1，一級(jí)中心的認(rèn)證設(shè)備使用與二分1分發(fā)的量子密鑰，對(duì)調(diào)度指令進(jìn)行加密處理，然后通過經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給二分1；(6)二分1接收到一級(jí)中心傳輸?shù)募用苷{(diào)度指令，二分1認(rèn)證設(shè)備使用與一級(jí)中心分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就完成了一級(jí)中心傳輸數(shù)據(jù)給二分1的功能；(7)二分2與一級(jí)中心之間的通信數(shù)據(jù)傳輸與二分1相似。在二級(jí)分部1下，用戶1和用戶2的量子信道通過全通光量子交換機(jī)與該分部集控站連接，實(shí)現(xiàn)用戶1、用戶2和二級(jí)分部1兩兩之間的量子密鑰分發(fā)。該場景下的通信數(shù)據(jù)加解密與傳輸流程如下所示：(1)用戶1與二級(jí)分部1、用戶2與二級(jí)分部1，在密鑰生成控制服務(wù)器（處于集控站中）的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)；(2)用戶1需要與一級(jí)分部調(diào)度中心進(jìn)行通信數(shù)據(jù)傳輸，用戶1的認(rèn)證設(shè)備首先使用其與一級(jí)分部1交互分發(fā)的量子密鑰，加密通信數(shù)據(jù)，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給一級(jí)分部1；(3)一級(jí)分部1收到用戶1傳輸?shù)慕?jīng)過加密通信數(shù)據(jù)，一級(jí)分部1的認(rèn)證設(shè)備使用與用戶1分發(fā)的量子密鑰對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了用戶1傳輸數(shù)據(jù)給一級(jí)分部1的功能；(4)同時(shí)，一級(jí)分部1可以下發(fā)調(diào)度指令給用戶1，一級(jí)分部1的認(rèn)證設(shè)備使用與用戶1分發(fā)的量子密鑰，加密調(diào)度指令，然后經(jīng)由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶1；(5)用戶1接收到二級(jí)分部1傳輸?shù)募用苷{(diào)度指令，其認(rèn)證設(shè)備使用與二級(jí)分部1分發(fā)的量子密鑰進(jìn)行解密，這樣就完成了二級(jí)分部1傳輸通信數(shù)據(jù)給用戶1的功能；(6)用戶2與二級(jí)分部1之間的通信數(shù)據(jù)傳輸與用戶1類似。如果用戶1或用戶2需要與一級(jí)分部調(diào)度中心直接傳輸通信數(shù)據(jù)，則要用到密鑰中繼功能，以用戶2上傳數(shù)據(jù)給一級(jí)分部調(diào)度中心為例，主要步驟如下所示：(1)一級(jí)分部調(diào)度中心的集控站與二級(jí)分部1下的用戶2，通過它們之間的二級(jí)分部1集控站，利用經(jīng)典密鑰中繼的方式，使一級(jí)分部調(diào)度中心與用戶2之間擁有共享的量子密鑰；(2)用戶2的認(rèn)證設(shè)備，需要給傳輸給一級(jí)分部調(diào)度中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密密鑰為上述共享的量子密鑰，然后由經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)傳輸給一級(jí)分部調(diào)度中心；(3)一級(jí)分部調(diào)度中心的認(rèn)證設(shè)備，利用對(duì)應(yīng)的量子密鑰作為業(yè)務(wù)密鑰，將用戶2傳輸過來的加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，這樣就實(shí)現(xiàn)了用戶2與一級(jí)分部調(diào)度中心之間數(shù)據(jù)加解密傳輸功能。

五、結(jié)束語

第6篇：量子通信范文

量子通信是加密不是傳輸

量子通信是加密概念，而不是傳輸概念，更不是什么超光速通信。

舉一個(gè)簡單的例子來說明。假設(shè)你有兩個(gè)朋友，一個(gè)在廣州，一個(gè)在北京，你自己則在中間的上海。你們?nèi)齻€(gè)人事先說好，你會(huì)隨機(jī)給這兩個(gè)朋友中的一個(gè)人寄一個(gè)蘋果，另一個(gè)人寄一根香蕉。那么當(dāng)你的廣州朋友收到蘋果時(shí)，他會(huì)瞬間知道你給北京朋友送的是香蕉。在你廣州朋友打開盒子看到蘋果的那一個(gè)瞬間，確實(shí)是以比光速還要快的速度獲得了關(guān)于你北京朋友收到了香蕉的這個(gè)信息，但這個(gè)“信息”并非實(shí)際存在的信息，甚至接收到第一個(gè)信號(hào)還要依靠傳統(tǒng)的郵寄運(yùn)輸模式。

當(dāng)然真正的量子通信要遠(yuǎn)比兩個(gè)水果復(fù)雜得多，但本質(zhì)完全一樣，量子通信從來不是超光速傳遞信息，而是無論采取何種方式都必須依靠經(jīng)典通信技術(shù)參與，所以更無“顛覆”一說。

量子通信區(qū)別于經(jīng)典通信，實(shí)質(zhì)上是量子的“不可破解性”。比如上個(gè)例子中的“蘋果”和“香蕉”，可以看成是兩個(gè)糾纏起來了的量子，一個(gè)人拿到了其中一個(gè)，就可以判斷出另一個(gè)。但如果不知道“蘋果”和“香蕉”的糾纏關(guān)系，哪怕截獲了整個(gè)蘋果，也猜不出另一方收到的是什么水果。

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用里當(dāng)然沒有兩個(gè)水果那么簡單，“蘋果”會(huì)變成一個(gè)無窮復(fù)雜的量子，那么能和其對(duì)應(yīng)的“香蕉”，就是另一個(gè)無窮復(fù)雜的惟一量子，兩個(gè)量子就是“糾纏態(tài)”，所以量子通信里量子的用途，最終是保密而不是傳輸。

量子通信和量子計(jì)算

是兩回事

量子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用方面，一直有兩大主要分支，第一是量子通信，第二是量子計(jì)算。這兩者聽上去也很容易混淆，但其實(shí)代表著完全不同的兩種技術(shù)路數(shù)?？傮w來說，中美兩國恰好是選擇了兩個(gè)不同的方向。

在量子通信產(chǎn)業(yè)化方面，中國無疑領(lǐng)先于美國。

量子通信的商用性主要就體現(xiàn)在數(shù)據(jù)保密上，比如，網(wǎng)上銀行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程災(zāi)備應(yīng)用、金融機(jī)構(gòu)信息數(shù)據(jù)的采集應(yīng)用、金融信息交易應(yīng)用以及銀行同城數(shù)據(jù)生產(chǎn)和災(zāi)備應(yīng)用等。目前量子通信里面研究的主要進(jìn)展，就是把一對(duì)糾纏態(tài)量子之間的距離盡可能拉長。比如，中科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)的“多自由度量子隱形傳態(tài)”研究，剛剛被評(píng)為2015年度國際物理學(xué)領(lǐng)域的十項(xiàng)重大突破之首。潘建偉團(tuán)隊(duì)將量子之間的安全距離進(jìn)一步擴(kuò)展到了地面200千米以上，這在低耗能的太空意味著2千米的距離，量子通信衛(wèi)星由此成為可能，下一步就是大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)。

但是美國為什么要搞量子計(jì)算？這和硅谷這幾年全力投入機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的風(fēng)潮有關(guān)系。雖然量子計(jì)算的應(yīng)用其實(shí)很受限，但和人工智能的核心部分卻異常匹配，可能是未來真正強(qiáng)大的人工智能出現(xiàn)的基礎(chǔ)。

所以，雖然量子通信是當(dāng)之無愧的信息安全利器，但相比起來，量子計(jì)算一旦被攻破，則可能是類似蒸汽機(jī)之于工業(yè)文明那樣的新一代科技引擎，甚至是人類文明的一大步。

第7篇：量子通信范文

或許是上天的安排，那個(gè)“陽光伙伴”竟讓我的夜空閃爍起星火，當(dāng)我望著你那張總愛發(fā)呆的臉，我不斷問自己，是你嗎？感覺一股熟悉敲打著我的心靈，是在呼喚我們那段友誼吧，我是那么那么地期待我們的相遇，我暗暗慶幸我可以奔跑，因?yàn)樗屛液湍阍僖淮稳紵腔鹈?。或許真的是變了，你變得那樣文靜，像一個(gè)沉睡的天使，你應(yīng)該過得很好吧。沒有說過多的話，但那思念裝滿了這段比賽前的溫馨。

“我們之間的那句約定你還記得嗎？”

“當(dāng)然，你說你會(huì)比我更早認(rèn)出我?！?/p>

“我真的回來了茹，可我不知道這樣的機(jī)遇有幾次。”

“我一直在等你，我會(huì)等?！?/p>

“時(shí)間會(huì)沖淡我們嗎？”

“我想，只要我們在，時(shí)間會(huì)祝福我們的?！?/p>

“我們再許一次約定，下次見面的約定?！?/p>

“這次，讓我來認(rèn)出你”

第8篇：量子通信范文

到了三月的時(shí)候，阿里山就變成了一個(gè)絕絢麗的櫻花林，這里的櫻花季馳名中外，千島櫻、山櫻花等不同品種的櫻花依次開放，潔白如雪、燦爛耀眼的花季主角——吉野櫻更是美不勝收，當(dāng)花瓣飄落之際，就如同空中下起了櫻花雪，使人覺得來到了夢幻般的世界。每年來到這里觀賞櫻花的游客都絡(luò)繹不絕。

阿里山的日出、森林、云海、晚霞和鐵路合稱為五奇，都十分美麗壯觀，當(dāng)清晨的第一縷陽光乍現(xiàn)，火紅的朝陽“一蹦一跳”地躍出了山頭，那燦爛的光芒照亮了黎明前黑夜，也為新的一天拉開了帷幕！這就是阿里山著名的日出了！

很久以前，武夷山與阿里山是連在一起的。有一年，不知從什么地方來了個(gè)惡魔，強(qiáng)行占有了整座山，使得這里民不聊生?；ㄉ菏巧较麓遄永锏囊粋€(gè)美麗的姑娘，為了鏟除惡魔，刻苦用功，練出了一身好武藝?；ㄉ鹤龊脺?zhǔn)備后，她就打惡魔去了。在搏斗中，惡魔被花珊的箭射中，滾下山去，她趁勢一刀劈下去。隨著一聲巨響，惡魔和大山都被劈成了兩段。大山中間出現(xiàn)了一道深溝，奔騰的東海之水洶涌而來，形成了臺(tái)灣海峽，那大山成了西面的武夷山和臺(tái)灣東面的阿里山。雖說這只是一個(gè)傳說，它說明了臺(tái)灣與內(nèi)地山連山、水連水，兩岸人民血濃于水，同是龍的傳人。

第9篇：量子通信范文

一、愛心感染，點(diǎn)燃自信

學(xué)生缺乏自信，是由于極少體驗(yàn)成功，感受不到老師的愛。為了激發(fā)他們的熱情，我采用有聲語言和無聲語言傳遞我對(duì)學(xué)生的關(guān)愛和期望。每當(dāng)走進(jìn)教室，我總是微笑著，用熱誠的目光看著每一位同學(xué)。對(duì)于自卑、厭學(xué)的同學(xué)，我更是親近他們。我要使他們親近我、喜歡我，從而喜歡學(xué)習(xí)。對(duì)認(rèn)真作畫的同學(xué)，我及時(shí)表揚(yáng)；對(duì)積極發(fā)言的同學(xué)，我投去贊許的眼光。我對(duì)落后的學(xué)生從不輕易下結(jié)論，更不挖苦，而是尊重、鼓勵(lì)、表揚(yáng)。例如我發(fā)現(xiàn)班中李陽同學(xué)學(xué)習(xí)情緒低落，上課不發(fā)言。我找他談話問其原因，他說：“我的表達(dá)能力差?！敝車耐瑢W(xué)也跟著插嘴，以前老師都說他的表達(dá)能力差。為了使他恢復(fù)信心，我對(duì)全班同學(xué)說，我認(rèn)為李陽同學(xué)很聰明，很勇敢，上課一定能積極發(fā)言。在我的鼓勵(lì)下，他在課堂上爭著發(fā)言?，F(xiàn)在他喜歡上美術(shù)課，因?yàn)樯厦佬g(shù)課他有表現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)。

二、解除兒童繪畫心理障礙，樹立自信心

自信心是一個(gè)人相信自己的愿望或預(yù)料一定能夠?qū)崿F(xiàn)的心理。一個(gè)自信心十足的人，能夠順利走向成功的彼岸。因此，作為美術(shù)教師，課前應(yīng)告訴學(xué)生繪畫跟其他學(xué)科不一樣，只要你有信心，肯動(dòng)手，勤動(dòng)腦，畫出跟別人不同的風(fēng)格，就是最好的。創(chuàng)設(shè)條件，使他們體驗(yàn)到成功的喜悅。這種成功的喜悅，將使他們產(chǎn)生“我若認(rèn)真作畫，也能畫好甚至更好”的強(qiáng)烈自信，而這種自信心又會(huì)誘發(fā)他們期盼下一次比這次畫得更好。

三、利用欣賞的形式和自由畫培養(yǎng)兒童的自信心

1.通過欣賞兒童畫培養(yǎng)兒童自信心。繪畫對(duì)兒童來說是一種游戲，是借助畫筆表現(xiàn)自己的一種心理思維活動(dòng)方式，也是他們表達(dá)對(duì)客觀事物的特殊形式。針對(duì)這一特點(diǎn)，在教學(xué)活動(dòng)中我先拿出幾幅在學(xué)生眼中很普通的畫面，告訴他們這幾幅畫非常好，好在哪里？讓學(xué)生自己欣賞，并說出自己認(rèn)為哪里好，自己要從哪里比他畫得更好。在學(xué)生爭先恐后的發(fā)言過程中，他們大腦中已經(jīng)有了一個(gè)清晰的軌路，不再自卑不會(huì)畫，而是自信地拿起畫筆畫出自己心中的畫。

2.通過自由畫畫培養(yǎng)兒童自信心。要想讓孩子充分發(fā)揮想象，不借助范畫畫出自己的畫需要一個(gè)過程。很多時(shí)間我不再讓學(xué)生看范畫，而是把這節(jié)課的主題內(nèi)容說明，采取自由畫的形式，讓兒童去想、去討論、去感受、去自己創(chuàng)作，使兒童在感受美的形象過程中欣賞美、領(lǐng)略美，從而各方面得到啟發(fā)和教育。同時(shí)，引導(dǎo)兒童從形象入手，從局部到整體，從內(nèi)容到形式進(jìn)行觀察、分析和體驗(yàn)，再讓兒童發(fā)揮他們的主動(dòng)性，大膽地去嘗試。

四、利用分組教學(xué)法，培養(yǎng)兒童自信心

兒童對(duì)繪畫的出發(fā)點(diǎn)完全是因?yàn)椤昂猛妗薄坝腥ぁ薄Ｎ腋鶕?jù)這一特點(diǎn)，采取分組教學(xué)法，對(duì)兒童進(jìn)行教學(xué)，把他們分為好、中、差三組。幼兒在活動(dòng)中可以自由走動(dòng)，交談，隨時(shí)觀察別人的畫，自始至終讓兒童在一種輕松、愉快、毫無思想負(fù)擔(dān)，以游戲性為活動(dòng)形式的教學(xué)中得到教益。鼓勵(lì)畫得好的兒童做示范，談?wù)勗鯓赢嫞鯓油可葐栴}，為其他兒童樹立榜樣。同時(shí)，對(duì)中差兒童應(yīng)善意地接納他們的畫，鼓勵(lì)他，在指導(dǎo)上盡量用“談?wù)勀銥槭裁催@樣畫”來代替“不應(yīng)這樣畫，應(yīng)該那樣畫”等，這樣不僅提高了兒童的學(xué)習(xí)興趣，又增加了他們的自信心。相反，教師經(jīng)常批評(píng)兒童“這不對(duì)，那也不行”，過早地給兒童下了“笨蛋”“蠢才”“亂畫”等結(jié)論，就會(huì)使兒童產(chǎn)生自卑感，從而影響自信心的萌發(fā)與培養(yǎng)。就這樣，一次次活動(dòng)后，沒有再聽到學(xué)生的要求聲，沒有再看到他們不自信的眼光，而是聽到更多的“為什么”“像什么”。看到的是一雙雙自信的眼光，一幅幅內(nèi)容豐富，色彩鮮艷，表現(xiàn)力強(qiáng)的畫面。

通過以上教學(xué)活動(dòng)，激發(fā)了兒童對(duì)美術(shù)活動(dòng)的積極性，提高了兒童繪畫水平，思維能力和表達(dá)能力，更重要的是讓孩子們在美術(shù)活動(dòng)中克服了他們的依賴性，樹立了自信心，架起了通往成功的橋梁。