量子通信論文精選(九篇)

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第1篇：量子通信論文范文

在全球的量子通信競(jìng)賽中，中國(guó)雖然并不是起步最早的，但是在中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉等眾多人的不懈努力下，中國(guó)在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，并成為首個(gè)將量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星送入太空的國(guó)家。

早在數(shù)年前，星地量子通信的中國(guó)夢(mèng)已引發(fā)了世界的關(guān)注。

2012年8月9日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面標(biāo)題形式發(fā)表了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室潘建偉團(tuán)隊(duì)的研究成果：他們?cè)趪?guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了百公里量級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)。

這一成果不僅刷新世界紀(jì)錄，有望成為遠(yuǎn)距離量子通信的“里程碑”，而且為發(fā)射全球首顆“量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星”奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。該成果入選《自然》雜志公布的“2012年度全球十大新聞亮點(diǎn)”。

同年12月6日，《自然》雜志為該成果專門撰寫(xiě)了長(zhǎng)篇新聞特稿《數(shù)據(jù)隱形傳輸：量子太空競(jìng)賽》，詳細(xì)報(bào)道了這場(chǎng)激烈的量子太空競(jìng)賽。

建立“量子互聯(lián)網(wǎng)”

2009年，潘建偉和他的中國(guó)科大物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)從位于北京北部丘陵的長(zhǎng)城附近的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，將激光瞄準(zhǔn)了16公里之外的屋頂上的探測(cè)器，然后利用激光光子的量子特性將信息“瞬移”過(guò)去。

這個(gè)距離刷新了當(dāng)時(shí)量子隱形傳態(tài)的世界紀(jì)錄，他們朝著團(tuán)隊(duì)的終極目標(biāo)――將光子信息隱形傳送到衛(wèi)星上――邁進(jìn)了重要的一步。

如果這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，將會(huì)建立起“量子互聯(lián)網(wǎng)”的第一個(gè)鏈接，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)將是運(yùn)用亞原子尺度物理規(guī)律創(chuàng)建的一個(gè)超級(jí)安全的全球通信網(wǎng)絡(luò)。這也證實(shí)了中國(guó)在量子領(lǐng)域的不斷崛起，從十幾年前并不起眼的角色發(fā)展為現(xiàn)在的世界勁旅。

2016年，中國(guó)領(lǐng)先歐洲和北美，發(fā)射了一顆致力于量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的衛(wèi)星。

這為物理學(xué)家提供了一個(gè)測(cè)試量子理論基礎(chǔ)，以及探索如何融合量子理論與廣義相對(duì)論（是愛(ài)因斯坦關(guān)于空間、時(shí)間和引力所提出的截然不同的理論）的全新平臺(tái)。

這也標(biāo)志著潘建偉與維也納大學(xué)物理學(xué)家Anton Zeilinger之間的友誼（雖然存在激烈競(jìng)爭(zhēng)）達(dá)到高峰。

Zeilinger曾是潘建偉的博士生導(dǎo)師；之后的七年，二人在遠(yuǎn)距離量子隱形傳態(tài)研究的賽跑中棋逢對(duì)手；此后他們又建立了合作關(guān)系。衛(wèi)星發(fā)射成功之后，兩位物理學(xué)家將創(chuàng)建第一個(gè)洲際量子加密網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)衛(wèi)星連接亞洲和歐洲。

“我們有句老話，一日為師終身為父，”潘建偉說(shuō)，“科研上，Zeilinger和我平等合作，但在情感上，我一直把他當(dāng)作我尊敬的長(zhǎng)輩。”

迅速崛起

2001年，潘建偉建立了中國(guó)第一個(gè)光量子操縱實(shí)驗(yàn)室；2003年，他提出了量子衛(wèi)星計(jì)劃。那時(shí)的他才30歲出頭。2011年，41歲的潘建偉成為當(dāng)時(shí)最年輕的中科院院士。

潘建偉小組的成員陳宇翱說(shuō)：“他幾乎單槍匹馬地把這個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)下去，并使中國(guó)在量子領(lǐng)域有了立足之地?！?/p>

潘建偉為何有如此動(dòng)力？這要追溯到上世紀(jì)80年代后期他在中國(guó)科大的本科讀書(shū)經(jīng)歷。

那時(shí)，他第一次接觸到了原子領(lǐng)域一些“奇怪”的概念。微觀客體可以處于多個(gè)狀態(tài)的迭加態(tài)：例如，一個(gè)粒子可以同時(shí)處在順時(shí)針自旋狀態(tài)和逆時(shí)針自旋狀態(tài)，或者可以同時(shí)存在于兩個(gè)地方。這種多重的個(gè)性在數(shù)學(xué)上用波函數(shù)來(lái)描述，波函數(shù)給出了粒子處于每個(gè)狀態(tài)的概率。只有在粒子的某一特性被測(cè)量時(shí)，波函數(shù)才會(huì)坍塌，相應(yīng)的粒子才會(huì)處于一個(gè)確定地點(diǎn)的確定狀態(tài)。至關(guān)重要的是，即使在原則上都無(wú)法預(yù)言單次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，粒子處于每個(gè)狀態(tài)的概率僅表現(xiàn)為一個(gè)統(tǒng)計(jì)分布，并且只有通過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)才能得到。

由于量子糾纏的特性，當(dāng)考慮兩個(gè)或更多個(gè)粒子時(shí)，情況變得更加“古怪”了。多粒子系統(tǒng)可以被制備到某種狀態(tài)：即使粒子間距離遙遠(yuǎn)，即使粒子的物理性質(zhì)僅當(dāng)其被測(cè)量時(shí)才會(huì)存在確定的值，對(duì)于每個(gè)粒子某個(gè)物理性質(zhì)的測(cè)量結(jié)果之間總是會(huì)存在某種關(guān)聯(lián)性。

這種怪異性就好比分別位于維也納和北京的兩位物理學(xué)家同時(shí)擲硬幣，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)每次結(jié)果都是正面朝上，或者都是反面朝上。

“我對(duì)這些奇怪的量子特性感到著迷?！迸私▊フf(shuō)，“它們幾乎使我無(wú)法分心去學(xué)習(xí)其它東西?！彼腧?yàn)證這些不可思議的理論，但是在當(dāng)時(shí)的中國(guó)，他找不到合適的量子物理實(shí)驗(yàn)室。

20世紀(jì)90年代中期，Zeilinger在奧地利因斯布魯克大學(xué)建立了自己的量子實(shí)驗(yàn)室，并且需要一名學(xué)生來(lái)檢驗(yàn)他的一些實(shí)驗(yàn)猜想。潘建偉認(rèn)為這是一個(gè)理想的選擇。于是，與大多數(shù)中國(guó)學(xué)生的選擇不同，潘建偉來(lái)到奧地利師從Zeilinger，與Zeilinger開(kāi)始了一段決定二人此后二十年間事業(yè)上并駕齊驅(qū)的關(guān)系。

當(dāng)潘建偉在Zeilinger實(shí)驗(yàn)室施展他的專業(yè)才華時(shí)，世界各地的物理學(xué)家開(kāi)始慢慢認(rèn)識(shí)到，曾令潘建偉著迷的、深?yuàn)W難懂的量子特性可以被用來(lái)創(chuàng)造比如量子計(jì)算機(jī)。

由于一個(gè)量子比特可以同時(shí)存在于0和1的疊加，它可能會(huì)建立起更快、更強(qiáng)大、能夠?qū)⒍鄠€(gè)量子比特糾纏起來(lái)的量子計(jì)算機(jī)，并能以驚人的速度并行執(zhí)行某些運(yùn)算。

另一個(gè)新興的概念是極度安全的量子加密，可應(yīng)用在比如銀行交易等方面。其中的關(guān)鍵是測(cè)量一個(gè)量子系統(tǒng)會(huì)不可避免地破壞這個(gè)系統(tǒng)。因此，發(fā)報(bào)方（通常稱為“Alice”）和信息的接收方（通常稱為“Bob”）兩個(gè)人能夠產(chǎn)生并共享一套量子密鑰，其安全性在于來(lái)自竊聽(tīng)者的任何干擾都會(huì)留下痕跡。

2001年，潘建偉回到中國(guó)的時(shí)候，量子技術(shù)的潛力已經(jīng)得到公認(rèn)，并吸引了中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的財(cái)政支持。

“幸運(yùn)的是，2000年中國(guó)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)始增長(zhǎng)，因此當(dāng)時(shí)立即迎來(lái)了從事科研工作的好時(shí)機(jī)?！迸私▊フf(shuō)。他全身心投入到了夢(mèng)想中的實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)當(dāng)中。與此同時(shí)，在奧地利，Zeilinger轉(zhuǎn)到維也納大學(xué)。在那里，因?yàn)樗倪h(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，Zeilinger繼續(xù)創(chuàng)造著量子紀(jì)錄。他最著名的實(shí)驗(yàn)之一表明，巴基球（含有60個(gè)碳原子的富勒烯分子）可以表現(xiàn)出波粒二象性，這是一個(gè)奇特的量子效應(yīng)，很多人曾認(rèn)為在如此大的分子中不可能存在這種效應(yīng)。

“每個(gè)人都在談?wù)摽梢杂眯〉碾p原子分子來(lái)嘗試一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)?！盳eilinger回憶說(shuō)，“我說(shuō)，‘不，伙伴們，不要只是思考前面的一兩步，請(qǐng)思考一下我們?nèi)绾文軐?shí)現(xiàn)一個(gè)超出所有人想象的大跳躍?！?/p>

這使潘建偉深受教益。世界各地的物理學(xué)家們開(kāi)始構(gòu)思，如何利用尚未實(shí)現(xiàn)的量子計(jì)算機(jī)來(lái)連接未來(lái)的量子互聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)大多數(shù)人仍滿足于在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安全地得到量子信息時(shí)，潘建偉已經(jīng)開(kāi)始思考如何能夠在太空中實(shí)現(xiàn)信息的隱形傳送。

紐約IBM的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Charles Bennett和他的同事在1993年首次提出“量子隱形傳態(tài)”的概念，之所以有此名稱，陳宇翱說(shuō)：它就像來(lái)自于《星際旅行》一樣，它使得關(guān)于一個(gè)量子客體的全部信息在某個(gè)地點(diǎn)被掃描輸入，并在一個(gè)新的地點(diǎn)重構(gòu)出來(lái)。這其中的關(guān)鍵就是糾纏：因?yàn)閷?duì)處于糾纏態(tài)的其中一個(gè)粒子的操作會(huì)影響到另一個(gè)粒子。不管兩個(gè)粒子距離多遠(yuǎn)，它們可以像一條量子電話線兩端的電話機(jī)那樣控，在兩個(gè)相距甚遠(yuǎn)的地點(diǎn)之間傳送量子信息。

當(dāng)同時(shí)產(chǎn)生的糾纏粒子被發(fā)送到電話線連接的兩端時(shí)，問(wèn)題就出現(xiàn)了。傳遞過(guò)程中充滿著噪音、散射相互作用和各種形式的其它干擾，任何一種干擾都會(huì)破壞隱形傳態(tài)所必需的精巧的量子關(guān)聯(lián)。例如，目前糾纏光子是通過(guò)光纖傳輸，但是光纖會(huì)吸收光，這使得光子的傳輸距離僅限于幾百公里。標(biāo)準(zhǔn)的放大器起不到作用，因?yàn)榉糯筮^(guò)程會(huì)破壞量子信息。陳宇翱說(shuō)：“要在城域距離之外實(shí)現(xiàn)隱形傳態(tài)，我們需要衛(wèi)星的幫助。”

但是當(dāng)光子通過(guò)地球湍流的大氣層一直向上，到達(dá)幾百公里的衛(wèi)星時(shí)，糾纏會(huì)不會(huì)繼續(xù)保持？為了回答這個(gè)問(wèn)題，潘建偉的研究團(tuán)隊(duì)于2005年開(kāi)展了晴空下傳輸距離不斷擴(kuò)大的地基可行性實(shí)驗(yàn)，探究光子與空氣分子發(fā)生碰撞后能否繼續(xù)維持糾纏性質(zhì)。但他們還需要建立一個(gè)靶標(biāo)探測(cè)器，這個(gè)探測(cè)器必須小到能夠裝配到衛(wèi)星上，并且靈敏度必須足以從背景光中篩選出被傳送的光子，而且還得保證，他們可以將光子束足夠聚焦，讓其能夠打到探測(cè)器。

這個(gè)工作激起了Zeilinger的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)?！爸袊?guó)人在做了，因此我們想，為什么我們不試試呢？一些友好的競(jìng)爭(zhēng)總是好的?！?/p>

競(jìng)爭(zhēng)促使光子傳輸距離的世界紀(jì)錄不斷被刷新。在接下來(lái)的七年中，中國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)在合肥、北京長(zhǎng)城以及在青海開(kāi)展的一系列實(shí)驗(yàn)，將隱形傳態(tài)的距離越推越遠(yuǎn)，直到它超過(guò)97公里。

2012年5月，他們將成果張貼在物理預(yù)印本服務(wù)器ArXiv上。這讓奧地利團(tuán)隊(duì)十分懊惱，因?yàn)樗麄冋谧珜?xiě)在加那利群島之間隱形傳態(tài)光子的實(shí)驗(yàn)論文。

8天后，他們?cè)贏rXiv上貼出了論文，報(bào)道他們的隱形傳態(tài)取得了143公里的新紀(jì)錄。兩篇文章最終先后發(fā)表在《自然》雜志上。

“我認(rèn)為這可以表明一個(gè)事實(shí)，即每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有不同以及互補(bǔ)的價(jià)值。”維也納大學(xué)物理學(xué)家、奧地利團(tuán)隊(duì)成員馬曉松說(shuō)。

在自由空間量子通信領(lǐng)域，中國(guó)團(tuán)隊(duì)和奧地利團(tuán)隊(duì)之間不斷競(jìng)爭(zhēng)，從糾纏光子的分發(fā)到量子隱形傳態(tài)，創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)的里程碑。

兩支團(tuán)隊(duì)都認(rèn)為，向衛(wèi)星進(jìn)行隱形傳態(tài)在科學(xué)原理上已不存在問(wèn)題。他們亟需的是一顆衛(wèi)星來(lái)裝載功能齊備的有效載荷設(shè)備，開(kāi)展相關(guān)的量子實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。Zeilinger的研究組一直在與歐洲空間局（ESA）商討建立量子衛(wèi)星計(jì)劃，但這些努力因拖延而漸漸告吹。

Zeilinger說(shuō)：“它的運(yùn)行機(jī)制太慢了，以至于沒(méi)有做出任何決策。”一方面是歐空局的猶豫，另一方面中國(guó)國(guó)家航天局緊抓機(jī)會(huì)，得以擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。在此當(dāng)中，潘建偉起到了決定性的推進(jìn)作用?！傲孔有l(wèi)星”的發(fā)射使得潘建偉在量子空間競(jìng)賽中處于領(lǐng)先地位，他的研究團(tuán)隊(duì)將著手開(kāi)展大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

成功的關(guān)鍵

如果沒(méi)有通信對(duì)象，開(kāi)發(fā)全球首個(gè)量子通信網(wǎng)絡(luò)就失去了意義。因此，潘建偉邀請(qǐng)他從前的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手加入這個(gè)項(xiàng)目。他們的第一個(gè)共同目標(biāo)是在北京和維也納之間生成和共享一個(gè)安全的量子密鑰。

“總之，任何一個(gè)小組都無(wú)法獨(dú)立完成向衛(wèi)星隱形傳態(tài)這一極其艱巨的任務(wù)?！瘪R曉松說(shuō)。盡管政府的主要興趣在于它可以推進(jìn)技術(shù)前沿，但許多物理學(xué)家對(duì)這個(gè)衛(wèi)星項(xiàng)目如此著迷卻是因?yàn)槠渌颉！白鳛橐幻茖W(xué)家，驅(qū)使我不斷前行的動(dòng)力在于進(jìn)一步探尋物理學(xué)的基礎(chǔ)?！标愑畎勘硎?。

迄今為止，量子理論的奇妙之處在實(shí)驗(yàn)室里被不斷重復(fù)檢驗(yàn)，但這些檢驗(yàn)卻從未在太空尺度中進(jìn)行過(guò)。而且有理論認(rèn)為，如果量子理論可能會(huì)在某處遭遇挑戰(zhàn)，那必然是太空。大尺度是由另一個(gè)基本物理理論所掌控：廣義相對(duì)論。相對(duì)論將時(shí)間作為另一種維度與三維空間交織，從而創(chuàng)造一個(gè)四維時(shí)空結(jié)構(gòu)，包括宇宙。在巨大的物體如太陽(yáng)周圍，這種可塑結(jié)構(gòu)將發(fā)生彎曲，表現(xiàn)為引力，引力將較小質(zhì)量的物體如行星拉向巨大物體。

目前的挑戰(zhàn)是，量子理論和廣義相對(duì)論對(duì)時(shí)空概念有著完全不同的理解，物理學(xué)家們一直致力于將它們?nèi)谌胍粋€(gè)統(tǒng)一的量子引力理論框架。在愛(ài)因斯坦的繪景里，即使在無(wú)窮小尺度上，時(shí)空都是完全光滑的。然而，量子不確定性卻意味著不可能在如此小的距離上測(cè)量空間性質(zhì)。目前尚不清楚是量子理論還是廣義相對(duì)論需要進(jìn)行修正，抑或二者都要進(jìn)行修正。

而衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)可以幫助測(cè)試量子理論的規(guī)則在引力牽引不能被忽略的尺度上是否仍然適用。

一個(gè)明顯的問(wèn)題是，量子糾纏是否可以延伸到地球和衛(wèi)星之間。為了回答這個(gè)問(wèn)題，研究組計(jì)劃在衛(wèi)星上制備一系列糾纏粒子對(duì)，將每對(duì)中的兩個(gè)粒子分別發(fā)送到兩個(gè)地面站，然后測(cè)量?jī)蓚€(gè)粒子的性質(zhì)以驗(yàn)證它們是否仍然存在關(guān)聯(lián)――而且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

“如果糾纏不再存在，我們就不得不尋找另一種理論來(lái)代替量子理論?！毖芯肯蛐l(wèi)星進(jìn)行隱形傳態(tài)方案的瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)理論物理學(xué)家Nicolas Brunner說(shuō)。

該衛(wèi)星還可更進(jìn)一步，檢驗(yàn)一些候選的量子引力理論對(duì)時(shí)空結(jié)構(gòu)的預(yù)言。比如，所有這些理論都預(yù)測(cè)，如果科學(xué)家能以某種方式在10～35米（即普朗克長(zhǎng)度）這一尺度觀測(cè)，空間、時(shí)間將呈現(xiàn)為顆粒狀。如果事實(shí)確實(shí)如此，那么光子從衛(wèi)星沿著這條顆粒感的道路的穿梭將會(huì)輕微減速，而且偏振方向?qū)⒂幸粋€(gè)微小、隨機(jī)的偏轉(zhuǎn)――這些效應(yīng)應(yīng)該足以被地面站記錄下來(lái)。

“衛(wèi)星將開(kāi)啟一個(gè)真正全新的窗口，通往一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家此前從未涉足過(guò)的領(lǐng)域，這非常神奇?！眮?lái)自意大利羅馬薩皮恩扎大學(xué)的物理學(xué)家Giovanni Amelino-Camelia說(shuō)。

第2篇：量子通信論文范文

論文摘要：納米光電子技術(shù)是一門新興的技術(shù)，近年來(lái)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，而隨著該技術(shù)產(chǎn)生的納米光電子器件更是成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。主要介紹了納米光電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀。

1納米導(dǎo)線激光器

2001年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的研究人員在只及人的頭發(fā)絲千分之一的納米光導(dǎo)線上制造出世界最小的激光器-納米激光器。這種激光器不僅能發(fā)射紫外激光，經(jīng)過(guò)調(diào)整后還能發(fā)射從藍(lán)色到深紫外的激光。研究人員使用一種稱為取向附生的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，用純氧化鋅晶體制造了這種激光器。他們先是"培養(yǎng)"納米導(dǎo)線，即在金層上形成直徑為20nm～150nm，長(zhǎng)度為10000nm的純氧化鋅導(dǎo)線。然后，當(dāng)研究人員在溫室下用另一種激光將納米導(dǎo)線中的純氧化鋅晶體激活時(shí)，純氧化鋅晶體會(huì)發(fā)射波長(zhǎng)只有17nm的激光。這種納米激光器最終有可能被用于鑒別化學(xué)物質(zhì)，提高計(jì)算機(jī)磁盤和光子計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)量。

2紫外納米激光器

繼微型激光器、微碟激光器、微環(huán)激光器、量子雪崩激光器問(wèn)世后，美國(guó)加利福尼亞伯克利大學(xué)的化學(xué)家楊佩東及其同事制成了室溫納米激光器。這種氧化鋅納米激光器在光激勵(lì)下能發(fā)射線寬小于0.3nm、波長(zhǎng)為385nm的激光，被認(rèn)為是世界上最小的激光器，也是采用納米技術(shù)制造的首批實(shí)際器件之一。在開(kāi)發(fā)的初始階段，研究人員就預(yù)言這種ZnO納米激光器容易制作、亮度高、體積小，性能等同甚至優(yōu)于GaN藍(lán)光激光器。由于能制作高密度納米線陣列，所以，ZnO納米激光器可以進(jìn)入許多今天的GaAs器件不可能涉及的應(yīng)用領(lǐng)域。為了生長(zhǎng)這種激光器，ZnO納米線要用催化外延晶體生長(zhǎng)的氣相輸運(yùn)法合成。首先，在藍(lán)寶石襯底上涂敷一層1 nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一個(gè)氧化鋁舟上，將材料和襯底在氨氣流中加熱到880℃~905℃，產(chǎn)生Zn蒸汽，再將Zn蒸汽輸運(yùn)到襯底上，在2min~10min的生長(zhǎng)過(guò)程內(nèi)生成截面積為六邊形的2μm~10μm的納米線。研究人員發(fā)現(xiàn)，ZnO納米線形成天然的激光腔，其直徑為20nm~150nm，其大部分（95％）直徑在70nm~100nm。為了研究納米線的受激發(fā)射，研究人員用Nd:YAG激光器（266nm波長(zhǎng)，3ns脈寬）的四次諧波輸出在溫室下對(duì)樣品進(jìn)行光泵浦。在發(fā)射光譜演變期間，光隨泵浦功率的增大而激射，當(dāng)激射超過(guò)ZnO納米線的閾值（約為40kW／cm）時(shí)，發(fā)射光譜中會(huì)出現(xiàn)最高點(diǎn)，這些最高點(diǎn)的線寬小于0.3nm，比閾值以下自發(fā)射頂點(diǎn)的線寬小1/50以上。這些窄的線寬及發(fā)射強(qiáng)度的迅速提高使研究人員得出結(jié)論：受激發(fā)射的確發(fā)生在這些納米線中。因此，這種納米線陣列可以作為天然的諧振腔，進(jìn)而成為理想的微型激光光源。研究人員相信，這種短波長(zhǎng)納米激光器可應(yīng)用在光計(jì)算、信息存儲(chǔ)和納米分析儀等領(lǐng)域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蝕刻在半導(dǎo)體片上的線路寬度將達(dá)到100nm以下，在電路中移動(dòng)的將只有少數(shù)幾個(gè)電子，一個(gè)電子的增加和減少都會(huì)給電路的運(yùn)行造成很大影響。為了解決這一問(wèn)題，量子阱激光器就誕生了。在量子力學(xué)中，把能夠?qū)﹄娮拥倪\(yùn)動(dòng)產(chǎn)生約束并使其量子化的勢(shì)場(chǎng)稱之成為量子阱。而利用這種量子約束在半導(dǎo)體激光器的有源層中形成量子能級(jí)，使能級(jí)之間的電子躍遷支配激光器的受激輻射，這就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有兩種類型：量子線激光器和量子點(diǎn)激光器。

3.1 量子線激光器

近日，科學(xué)家研制出功率比傳統(tǒng)激光器大1000倍的量子線激光器，從而向創(chuàng)造速度更快的計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備邁進(jìn)了一大步。這種激光器可以提高音頻、視頻、因特網(wǎng)及其他采用光纖網(wǎng)絡(luò)的通信方式的速度，它是由來(lái)自耶魯大學(xué)、位于新澤西洲的朗訊科技公司貝爾實(shí)驗(yàn)室及德國(guó)德累斯頓馬克斯·普朗克物理研究所的科學(xué)家們共同研制的。這些較高功率的激光器會(huì)減少對(duì)昂貴的中繼器的要求，因?yàn)檫@些中繼器在通信線路中每隔80km（50mile）安裝一個(gè)，再次產(chǎn)生激光脈沖，脈沖在光纖中傳播時(shí)強(qiáng)度會(huì)減弱（中繼器）。

3.2 量子點(diǎn)激光器

由直徑小于20nm的一堆物質(zhì)構(gòu)成或者相當(dāng)于60個(gè)硅原子排成一串的長(zhǎng)度的量子點(diǎn)，可以控制非常小的電子群的運(yùn)動(dòng)而不與量子效應(yīng)沖突?？茖W(xué)家們希望用量子點(diǎn)代替量子線獲得更大的收獲，但是，研究人員已制成的量子點(diǎn)激光器卻不盡人意。原因是多方面的，包括制造一些大小幾乎完全相同的電子群有困難。大多數(shù)量子裝置要在極低的溫度條件下工作，甚至微小的熱量也會(huì)使電子變得難以控制，并且陷入量子效應(yīng)的困境。但是，通過(guò)改變材料使量子點(diǎn)能夠更牢地約束電子，日本電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的松本和斯坦福大學(xué)的詹姆斯和哈里斯等少數(shù)幾位工程師最近已制成可在室溫下工作的單電子晶體管。但很多問(wèn)題仍有待解決，開(kāi)關(guān)速度不高，偶然的電能容易使單個(gè)電子脫離預(yù)定的路線。因此，大多數(shù)科學(xué)家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)量子裝置。

4 微腔激光器

微腔激光器是當(dāng)代半導(dǎo)體研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，它采用了現(xiàn)代超精細(xì)加工技術(shù)和超薄材料加工技術(shù)，具有高集成度、低噪聲的特點(diǎn)，其功耗低的特點(diǎn)尤為顯著，100萬(wàn)個(gè)激光器同時(shí)工作，功耗只有5W。 轉(zhuǎn)貼于

該激光器主要的類型就是微碟激光器，即一種形如碟型的微腔激光器，最早由貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)成功。其內(nèi)部為采用先進(jìn)的蝕刻工藝蝕刻出的直徑只有幾微米、厚度只有100nm的極薄的微型園碟，園碟的周圍是空氣，下面靠一個(gè)微小的底座支撐。由于半導(dǎo)體和空氣的折射率相差很大，微碟內(nèi)產(chǎn)生的光在此結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)射，直到所產(chǎn)生的光波積累足夠多的能量后沿著它的邊緣折射，這種激光器的工作效率很高、能量閾值很低，工作時(shí)只需大約100μA的電流。

長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院高功率半導(dǎo)體激光國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院北京半導(dǎo)體研究所從經(jīng)典量子電動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反應(yīng)離子刻蝕和選擇化學(xué)腐蝕等微細(xì)加工技術(shù)制備出直徑為9.5μm、低溫光抽運(yùn)InGaAs／InGaAsP多量子阱碟狀微腔激光器。它在光通訊、光互聯(lián)和光信息處理等方面有著很好的應(yīng)用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技術(shù)，如微腔探測(cè)器、微腔諧振器、微腔光晶體管、微腔放大器及其集成技術(shù)研究的突破，可使超大規(guī)模集成光子回路成為現(xiàn)實(shí)。因此，包括美國(guó)在內(nèi)的一些發(fā)達(dá)國(guó)家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。長(zhǎng)春光機(jī)與物理所的科技人員打破常規(guī)，用光刻方法實(shí)現(xiàn)了碟型微腔激光器件的圖形轉(zhuǎn)移，用濕法及干法刻蝕技術(shù)制作出碟型微腔結(jié)構(gòu)，在國(guó)內(nèi)首次研制出直徑分別為8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直徑的微碟激光器在77K溫度下的激射闊值功率為5μW，是目前國(guó)際上報(bào)道中的最好水平。此外，他們還在國(guó)內(nèi)首次研制出激射波長(zhǎng)為1.55μm，激射閾值電流為2.3mA，在77K下激射直徑為10μm的電泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及國(guó)際上首個(gè)帶有引出電極結(jié)構(gòu)的電泵浦微柱激光器。值得一提的是，這種微碟激光器具有高集成度、低閾值、低功耗、低噪聲、極高的響應(yīng)、可動(dòng)態(tài)模式工作等優(yōu)點(diǎn)，在光通信、光互連、光信息處理等方面的應(yīng)用前景廣闊，可用于大規(guī)模光子器件集成光路，并可與光纖通信網(wǎng)絡(luò)和大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路匹配，組成光電子信息集成網(wǎng)絡(luò)，是當(dāng)代信息高速公路技術(shù)中最理想的光源；同時(shí)，可以和其他光電子元件實(shí)現(xiàn)單元集成，用于邏輯運(yùn)算、光網(wǎng)絡(luò)中的光互連等。

第3篇：量子通信論文范文

1、赫茲是國(guó)際單位制中頻率的單位，它是每秒中的周期性變動(dòng)重復(fù)次數(shù)的計(jì)量。赫茲的名字來(lái)自于德國(guó)物理學(xué)家海因里?！?shù)婪颉ず掌?，符?hào)是Hz。

2、海因里希·魯?shù)婪颉ず掌潱?857~1894），德國(guó)物理學(xué)家，于1887年首先用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并于1888年發(fā)表了論文。他對(duì)電磁學(xué)有很大的貢獻(xiàn)，故頻率的國(guó)際單位制單位赫茲以他的名字命名。

3、電（電壓或電流），有直流和交流之分。在通信應(yīng)用中，用作信號(hào)傳輸?shù)囊话愣际墙涣麟姟?/p>

4、赫茲用實(shí)驗(yàn)證明電磁波是存在的，且電磁波的傳播速度相當(dāng)于光速，赫茲實(shí)驗(yàn)為無(wú)線電、雷達(dá)和電視等無(wú)線電電子技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了創(chuàng)新途徑。他對(duì)紫外光對(duì)火花放電的影響進(jìn)行了研究，并從中發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，認(rèn)為在光的照射下物體能夠釋放電子，這個(gè)發(fā)現(xiàn)成為愛(ài)因斯坦建立光量子理論的基礎(chǔ)。

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第4篇：量子通信論文范文

【關(guān)鍵詞】光；激光；本質(zhì)；探索；應(yīng)用【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】2095-3089（2012）13-0154-01

我們生活的世界五彩斑斕，絢麗多彩，各種事物都呈現(xiàn)出不同的色彩，這些都是光的作用。光與人們的生活密切相關(guān)，不僅展現(xiàn)事物絢麗多姿的一面，也為我們提供了生存所需的能量。自古以來(lái)人們探索光的腳步就從未停下，從簡(jiǎn)單的小孔成像到激光技術(shù)的應(yīng)用，這個(gè)漫長(zhǎng)的歷程中留下了許多前人智慧的結(jié)晶?？偨Y(jié)人類對(duì)光的開(kāi)發(fā)與展望。

1日常生活中的一些光學(xué)現(xiàn)象

光學(xué)現(xiàn)象在日常生活中應(yīng)用廣泛，如眼鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、平面鏡等應(yīng)用的是光的折射和反射原理。物理學(xué)中的影，是指光在傳播過(guò)程中遇到不透光的物體時(shí)，在物體后面光不能直接照射到的區(qū)域所形成的跟物體相似的黑暗部分稱為影，其原理是光的直線傳播。最早驗(yàn)證光沿直線傳播的是我國(guó)墨家學(xué)派的代表人物墨翟和他的學(xué)生做的小孔成像實(shí)驗(yàn)。在日常生活中光的直線傳播或利用光的直線傳播的“影”現(xiàn)象還很多。物理學(xué)中的像，是光線沿直線傳播或經(jīng)過(guò)反射、折射后匯聚或在其反向延長(zhǎng)線方向匯聚而形成的和物體大小形狀相像的圖景。像又可以分為實(shí)像和虛像。實(shí)像是光線實(shí)際會(huì)聚而成的像，虛像是光的反向延長(zhǎng)線相交而形成的。實(shí)像和虛像都可以被眼睛觀察到，但實(shí)像可以用光屏承接到，虛像不能被光屏承接到，因?yàn)?，光線并沒(méi)有到達(dá)虛像所在的位置。小孔成像成的是實(shí)像。厚平板玻璃成的是虛像。小孔成像的原理是光的直線傳播，平面鏡和球面鏡成像的原理是光的反射，透鏡成像原理是光的折射。在醫(yī)學(xué)影像中，X光、CT都是利用X射線照射人體，通過(guò)X射線透過(guò)人體后的變化顯影，獲得X光片、CT片，作為診斷依據(jù)的。核磁共振是將人體置于特殊的磁場(chǎng)中，用無(wú)線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào)，并將吸收的能量釋放出來(lái)，被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計(jì)算機(jī)處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像。X光、射頻脈沖信號(hào)都是看不見(jiàn)的電磁波，和可見(jiàn)光相似。而胃鏡、腸鏡及其它內(nèi)窺鏡則是經(jīng)過(guò)攝像系統(tǒng)的光學(xué)成像原理成像并顯示在熒屏上的，是實(shí)實(shí)在在的物體所成的實(shí)像。

2光本質(zhì)的探索過(guò)程

2.1波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)： 十七世紀(jì)中期科學(xué)界曾創(chuàng)建了對(duì)于光的本質(zhì)認(rèn)識(shí)的學(xué)說(shuō)，其中之一認(rèn)為光是極為微小的粒子，因而稱為“微粒說(shuō)”，另一種則認(rèn)為光是波動(dòng)運(yùn)動(dòng)而稱為“光的波動(dòng)說(shuō)”。

微粒說(shuō)的代表人物是英國(guó)物理學(xué)家牛頓，他以極大的興趣和熱情對(duì)光學(xué)進(jìn)行研究。1666年，牛頓在家休假期間用三棱鏡進(jìn)行了著名的色散試驗(yàn)。一束太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡后，分解成幾種顏色的光譜帶，再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住，只讓一種顏色的光再通過(guò)第二個(gè)三棱鏡，結(jié)果出來(lái)的只是同樣顏色的光，由此發(fā)現(xiàn)了白光是由各種不同顏色的光組成的。為了驗(yàn)證這個(gè)發(fā)現(xiàn)，牛頓又設(shè)法將幾種不同的單色光合成白光，并且計(jì)算出不同顏色光的折射率，精確地說(shuō)明了色散現(xiàn)象，揭開(kāi)了物質(zhì)的顏色之謎，物質(zhì)的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年，牛頓把自己的研究成果發(fā)表在《皇家學(xué)會(huì)哲學(xué)雜志》上。牛頓的分光試驗(yàn)使幾何光學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域：物理光學(xué)。牛頓提出了光的“微粒說(shuō)”，認(rèn)為光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直線運(yùn)動(dòng)路徑。

與牛頓同一時(shí)代的科學(xué)家惠更斯發(fā)展了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)，在1678年給巴黎科學(xué)院的信和1690年發(fā)表的《光論》一書(shū)中都闡述了他的光波動(dòng)原理，即惠更斯原理.他認(rèn)為每個(gè)發(fā)光體的微粒把脈沖傳給鄰近一種彌漫媒質(zhì)（“以太”）微粒，每個(gè)受激微粒都變成一個(gè)球形子波的中心。他從彈性碰撞理論出發(fā)，認(rèn)為這樣一群微粒雖然本身并不前進(jìn)，但能同時(shí)傳播向四面八方行進(jìn)的脈沖，因而光束彼此交叉而不相互影響，并在此基礎(chǔ)上用作圖法解釋了光的反射、折射等現(xiàn)象。惠更斯提出了光波面在媒體中傳播的惠更斯原理，打破了當(dāng)時(shí)流行的光的微粒學(xué)說(shuō)。

牛頓的“微粒說(shuō)”與惠更斯的“波動(dòng)說(shuō)”構(gòu)成了關(guān)于光的兩大基本理論，并由此而產(chǎn)生激烈的爭(zhēng)議和探討，科學(xué)家們就光是波動(dòng)還是微粒這一問(wèn)題展開(kāi)了一場(chǎng)曠日持久的拉鋸戰(zhàn)。因牛頓在學(xué)術(shù)界的權(quán)威和盛名，所以“微粒說(shuō)”一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。

2.2光的電磁波假說(shuō)和證明： 英國(guó)物理學(xué)家麥克斯通過(guò)對(duì)電磁現(xiàn)象的研究，建立了電磁學(xué)，并將光和電磁現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái)，認(rèn)為光就是一定頻率范圍內(nèi)的電磁波，從而確立了波動(dòng)說(shuō)的地位。1873年，麥克斯韋在發(fā)表了"三部曲"之后，又潛心寫(xiě)出了經(jīng)典著作《電磁通論》，這部元典相當(dāng)于電磁學(xué)的百科全書(shū)，甚至可以與牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》相媲美。它系統(tǒng)、全面、完美地闡述了電磁場(chǎng)理論。

1887年，德國(guó)科學(xué)家赫茲（Heinrich Rudolf Hertz，1857-1894）用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，也證實(shí)了光其實(shí)是電磁波的一種，兩者具有共同的波的特性。赫茲在實(shí)驗(yàn)中同時(shí)也證實(shí)了光電效應(yīng)，即在光的照射下物體會(huì)釋放出電子，這一發(fā)現(xiàn)，后來(lái)成了愛(ài)因斯坦建立光量子理論的基礎(chǔ)。

2.3光電效應(yīng)和愛(ài)因斯坦光電量子理論： 1887年赫茲在研究電磁波性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果用紫外光照射電極，那么電極間的放電就變得容易“點(diǎn)著”了。演示這種現(xiàn)象時(shí)，將一個(gè)陰極置于真空管內(nèi)，并用光照射它。這時(shí)就開(kāi)始有電子從陰極飛出。這些電子向正電極（方向）運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生很微弱的電流。愛(ài)因斯坦大膽假設(shè)：光和原子電子一樣也具有粒子性，光就是以光速C運(yùn)動(dòng)著的粒子流，他把這種粒子叫光量子。

根據(jù)光量子假說(shuō)，愛(ài)因斯坦順利地推出普朗克公式，并且還提出了一個(gè)光電效應(yīng)公式。光量子假說(shuō)成功地解釋了光電效應(yīng)。當(dāng)紫外線這一類的波長(zhǎng)較短的光線照射金屬表面時(shí)，金屬中便有電子逸出，這種現(xiàn)象被稱為光電效應(yīng)。它是由赫茲（H.R.Hertz l857—1894）和勒納德（P.Lenard l862—1947）發(fā)現(xiàn)的。1900年，普朗克為了克服經(jīng)典物理學(xué)對(duì)黑體輻射現(xiàn)象解釋上的困難，創(chuàng)立了物質(zhì)輻射（或吸收）的能量只能是某一最小能量單位（能量量子）的整數(shù)倍的假說(shuō)，即量子假說(shuō)。量子假說(shuō)的提出對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)，特別是量子論的發(fā)展起了重大的作用。普朗克在做了大量的實(shí)驗(yàn)后又提出了電磁波這種形式的能量輻射，使人們認(rèn)識(shí)到電磁波是某種粒子，既光量子。為了強(qiáng)調(diào)光的粒子屬性，光量子被稱之為“光子”，光子的質(zhì)量在運(yùn)動(dòng)中顯示出來(lái)。1905年3月，愛(ài)因斯坦在德國(guó)《物理年報(bào)》上發(fā)表了題為《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)推測(cè)性觀點(diǎn)》的論文他認(rèn)為對(duì)于時(shí)間的平均值，光表現(xiàn)為波動(dòng)；對(duì)于時(shí)間的瞬間值，光表現(xiàn)為粒子性。這是歷史上第一次揭示微觀客體波動(dòng)性和粒子性的統(tǒng)一，即波粒二象性。這一科學(xué)理論最終得到了學(xué)術(shù)界的廣泛接受。

3光在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用

光在近代科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用極為廣泛，其中光纖通信和激光技術(shù)的發(fā)展尤為迅速。

3.1光纖通信： 光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。光纖通信技術(shù)具有頻帶極寬，通信容量大；損耗低，中繼距離長(zhǎng)；抗電磁干擾能力強(qiáng)；無(wú)串音干擾，保密性好的特點(diǎn)。所以在現(xiàn)代通訊技術(shù)上占據(jù)主導(dǎo)地位。

3.2激光技術(shù)： 激光是20世紀(jì)60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、單色性好等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用.激光加工是激光應(yīng)用最有發(fā)展前途的領(lǐng)域之一，現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)出20多種激光加工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]林榕.人類對(duì)光本質(zhì)認(rèn)識(shí)的歷程[J].物理教師，1995.10（2）

[2]江銘波.光本性研究的歷史與前景[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，02：9-11

第5篇：量子通信論文范文

1 計(jì)算機(jī)加密技術(shù)

所謂加密技術(shù)是指計(jì)算機(jī)中的含有參數(shù)K變換成為E的一種方式，屬于一種逆算法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)的目的是為了保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息不受黑客或病毒的侵害、破壞，提高網(wǎng)絡(luò)信息的安全性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)是一種有效的防御措施，其能夠把計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的明文轉(zhuǎn)化為密文，從而避免數(shù)據(jù)被盜取或毀壞。計(jì)算機(jī)加密技術(shù)主要分為以下幾種類型。

1.1 傳輸加密技術(shù)

傳輸加密技術(shù)分為線路加密和端口加密兩種。其中，線路加密是在線路上設(shè)置密鑰，通過(guò)密鑰來(lái)防范黑客的入侵。但需要注意的是線路加密對(duì)信息來(lái)源和信息宿地不清晰。所以，線路加密不能夠全方位的保護(hù)信息。端口加密是在信息發(fā)送時(shí)自動(dòng)加密的一種方式，這可以保證信息在整個(gè)傳輸?shù)倪^(guò)程都是安全的。

1.2 信息隱藏技術(shù)

信息隱藏技術(shù)是利用多媒體將重要的信息隱藏起來(lái)，只有通過(guò)正確的認(rèn)證或訪問(wèn)，才能夠查看和應(yīng)用信息。此種加密技術(shù)大大提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性，避免信息被盜取。

1.3 存儲(chǔ)加密技術(shù)

存儲(chǔ)加密技術(shù)主要是在存儲(chǔ)信息時(shí)對(duì)信息進(jìn)行加密處理，以保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全。存儲(chǔ)加密技術(shù)主要是秘文存儲(chǔ)和存取控制兩種加密方式來(lái)進(jìn)行信息加密。密文存儲(chǔ)是在進(jìn)行信息存儲(chǔ)的過(guò)程中直接將信息轉(zhuǎn)化為密文，在利用密文模塊進(jìn)行設(shè)定，并附上密碼，使每個(gè)密文模塊都是鎖定的。存取控制是在信息存儲(chǔ)或取出環(huán)節(jié)設(shè)置權(quán)限，必須符合權(quán)限要求，才能夠取出或存儲(chǔ)信息。

1.4 確認(rèn)加密技術(shù)

確認(rèn)加密是指通過(guò)對(duì)共享信息的范圍來(lái)進(jìn)行限定，從而防范他人偽造信息。確認(rèn)加密技術(shù)的使用可以保護(hù)信息者信息不會(huì)被更改、破壞、刪除。信息使用者要想運(yùn)用信息，需要在信息者許可下才能夠應(yīng)用。

1.5 量子加密技術(shù)

量子加密技術(shù)是量子力學(xué)原理與密碼加密原理有效結(jié)合，促使量子加密的密鑰應(yīng)用性增強(qiáng)，可以更好的保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息，避免其被盜竊。量子加密技術(shù)的應(yīng)用是以量子的狀態(tài)為基準(zhǔn)，一旦有盜竊者想盜取信息，量子的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)計(jì)算機(jī)就會(huì)對(duì)信息進(jìn)行檢測(cè)，確定信息是否被盜取。

2 加密技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的影響

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來(lái)越廣泛的今天，人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注。此種情況下，我國(guó)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)加密技術(shù)研究顯得格外重要。加密技術(shù)水平的加強(qiáng)，不僅可以提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息的安全性，還能夠給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)更多好處。以下筆者就加密技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的影響進(jìn)行分析。

2.1 加密技術(shù)對(duì)殺毒軟件的影響

計(jì)算機(jī)中所應(yīng)用殺毒軟件主要是清除計(jì)算機(jī)中病毒，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。在殺毒軟件中應(yīng)用加密技術(shù)可以保證殺毒軟件本身不受到病毒的侵害，致使殺毒軟件可以長(zhǎng)期有效的應(yīng)用。具有加密功能的殺毒軟件可以有效的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中，對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面的殺毒，保證計(jì)算機(jī)加密程序?qū)嵤┻^(guò)程中不會(huì)受到病毒的影響而失去效力。所以，在殺毒軟件中應(yīng)用加密技術(shù)，可以提高殺毒軟件自身的安全性，避免其手病毒的侵害，無(wú)法有效應(yīng)用。

2.2 加密技術(shù)對(duì)電子商務(wù)的影響

在我國(guó)電子商務(wù)不斷發(fā)展的今天，電子商務(wù)活動(dòng)越來(lái)越被廣大人民群眾所認(rèn)可。此種情況下，在網(wǎng)絡(luò)交易平臺(tái)上開(kāi)展的電子商務(wù)活動(dòng)不斷增多。電子商務(wù)活動(dòng)過(guò)程中，可能會(huì)涉及到顧客的個(gè)人信息、信用卡使用、儲(chǔ)蓄卡使用等。如若不能夠保證電子商務(wù)活動(dòng)安全，顧客的個(gè)人信息、信用卡或儲(chǔ)蓄卡可能被盜用，給顧客帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。而加密技術(shù)有效的應(yīng)用于電子商務(wù)活動(dòng)中，可以提高電子商務(wù)活動(dòng)的安全性和實(shí)用性。電子商務(wù)活動(dòng)中顧客個(gè)人信息、信用卡或儲(chǔ)蓄卡的應(yīng)用需要通過(guò)認(rèn)證，才能夠獲取。此種方式可以保證顧客所進(jìn)行的電子商務(wù)活動(dòng)是安全的、可靠的。所以，加密技術(shù)的有效應(yīng)用，可以保證整個(gè)電子商務(wù)活動(dòng)安全有效的運(yùn)行。

2.3 在數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)都是重要的信息資源，其具有較高的使用價(jià)值。在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用適合的、有效的加密技術(shù)來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、可靠性、有效性，避免數(shù)據(jù)庫(kù)受到病毒或黑客的侵襲。加密技術(shù)的有效應(yīng)用可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)措施存在的不足，并在此基礎(chǔ)上提高數(shù)據(jù)庫(kù)加密程度，促使數(shù)據(jù)庫(kù)安全指數(shù)大大提高，保證數(shù)據(jù)庫(kù)長(zhǎng)期有效的應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益廣泛的當(dāng)下，其安全問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。各種病毒或黑客的入侵，可能導(dǎo)致重要信息丟失、計(jì)算機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行等情況發(fā)生，給人們帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)予以加密處理是非常必要的。利用傳輸加密技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、存儲(chǔ)加密技術(shù)、確認(rèn)加密技術(shù)、量子加密技術(shù)等加密技術(shù)來(lái)代替以往計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的加密技術(shù)，可以大大的提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全，對(duì)于更加安全的進(jìn)行電子商務(wù)活動(dòng)、數(shù)據(jù)庫(kù)使用等有很大幫助。

參考文獻(xiàn)

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[2]王棟.淺談?dòng)?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的加密技術(shù)[J].甘肅教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（04）.

第6篇：量子通信論文范文

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；教學(xué)改革；物理思想

作者簡(jiǎn)介：王永強(qiáng)（1980-），男，山西河曲人，鄭州輕工業(yè)學(xué)院技術(shù)物理系，講師。（河南?鄭州?450002）

基金項(xiàng)目：本文系鄭州輕工業(yè)學(xué)院第九批教學(xué)改革項(xiàng)目“《量子力學(xué)》課程體系與教學(xué)內(nèi)容的綜合改革和實(shí)踐”資助的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）20-0070-02

“量子力學(xué)”是20世紀(jì)物理學(xué)對(duì)科學(xué)研究和人類文明進(jìn)步的兩大標(biāo)志性貢獻(xiàn)之一，已經(jīng)成為物理學(xué)專業(yè)及部分工科專業(yè)最重要的基礎(chǔ)課程之一，是學(xué)習(xí)“固體物理”、“材料科學(xué)”、“材料物理與化學(xué)”和“激光原理”等課程的重要基礎(chǔ)。通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能熟練掌握量子力學(xué)的基本概念和基本理論，具備利用量子力學(xué)理論分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，這門課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)亦具有十分重要的意義。然而，“量子力學(xué)”本身是一門非常抽象的課程，眾多學(xué)生談“量子”色變，教學(xué)效果可想而知。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的熱情，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，提高量子力學(xué)的教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量，已經(jīng)成為擺在教師面前的重要課題。近年來(lái)，筆者在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄭州輕工業(yè)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保┙虒W(xué)實(shí)際，在“量子力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面做了一些有益的改革嘗試，取得了較好的效果。

一、“量子力學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的改革

量子力學(xué)理論與學(xué)生長(zhǎng)期以來(lái)接觸到的經(jīng)典物理體系相去甚遠(yuǎn)，尤其是處理問(wèn)題的思路和手段與經(jīng)典物理截然不同，但它們之間又不無(wú)關(guān)聯(lián)，許多量子力學(xué)中的基本概念和基本理論是類比經(jīng)典物理中的相關(guān)內(nèi)容得出的。因此，在“量子力學(xué)”教學(xué)中，一方面需要學(xué)生摒棄在經(jīng)典物理學(xué)習(xí)中形成的固有觀念和認(rèn)識(shí)，另一方面在學(xué)習(xí)某些基本概念和基本理論時(shí)又要求學(xué)生建立起與經(jīng)典物理之間的聯(lián)系以形成較為直觀的物理圖像，這種思維上的沖突導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)困惑不堪。此外，這門課程理論性較強(qiáng)，眾多學(xué)生陷于煩瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)之中，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣缺失。針對(duì)以上教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，筆者對(duì)“量子力學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容作了一些有益的調(diào)整。

1.理清脈絡(luò)，強(qiáng)化知識(shí)背景

從經(jīng)典物理所面臨的困難出發(fā)，到半經(jīng)典半量子理論的形成，最終到量子理論的建立，對(duì)量子力學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行細(xì)致的、實(shí)事求是的分析，特別是對(duì)量子理論早期的概念發(fā)展有一個(gè)準(zhǔn)確清晰的理解，弄清楚到底哪些概念和原理是已經(jīng)證明為正確并得到公認(rèn)的，還存在哪些不完善的地方。這樣一方面可使學(xué)生對(duì)量子力學(xué)中基本概念和基本理論的形成和建立的科學(xué)歷史背景有一深刻了解，有助于學(xué)生理清經(jīng)典物理與量子理論之間的界限和區(qū)別，加深他們對(duì)這些基本概念和基本理論的理解；另一方面，可使學(xué)生對(duì)蘊(yùn)藏在這一歷程中的智慧火花和科學(xué)思維方法有一全面的了解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)素養(yǎng)。比如：對(duì)于玻爾理論，由于對(duì)量子化假設(shè)很難用已經(jīng)成形的經(jīng)典理論來(lái)解釋，學(xué)生往往會(huì)覺(jué)得不可思議，難以理解。為此，在講解這部分內(nèi)容時(shí)，很有必要介紹一下玻爾理論產(chǎn)生的歷史背景，告訴學(xué)生在玻爾的量子化假設(shè)之前就已經(jīng)出現(xiàn)了普朗克的量子論和愛(ài)因斯坦的光量子概念，且大量關(guān)于原子光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也已經(jīng)被掌握，之前盧瑟福提出的簡(jiǎn)單行星模型卻與經(jīng)典物理理論及實(shí)驗(yàn)事實(shí)存在嚴(yán)重背離。為了解決這些問(wèn)題，玻爾理論才應(yīng)運(yùn)而生。在用量子力學(xué)求解氫原子定態(tài)波函數(shù)時(shí)，還可以通過(guò)定態(tài)波函數(shù)的概率分布圖，向?qū)W生介紹所謂的玻爾軌道并不是真實(shí)存在的，只是電子出現(xiàn)幾率比較大的區(qū)域。通過(guò)這樣講述，學(xué)生可以清晰地體會(huì)到玻爾理論的承上啟下的作用，而又不至于將其與量子力學(xué)中的概念混為一談。

2.重在物理思想，壓縮數(shù)學(xué)推導(dǎo)

在物理學(xué)研究中，數(shù)學(xué)只是用來(lái)表述物理思想并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯演算的工具，教師不能將深刻的物理思想淹沒(méi)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)形式之中。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師要著重于加強(qiáng)基本概念和基本理論的講授，把握這些概念和理論中所蘊(yùn)含的物理實(shí)質(zhì)。對(duì)一些涉及繁難數(shù)學(xué)推導(dǎo)的內(nèi)容，在教學(xué)中刻意忽略具體數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，著重于使學(xué)生掌握其中的思想方法。例如：在一維線性諧振子問(wèn)題的教學(xué)中，對(duì)于數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題，只要求學(xué)生能正確寫(xiě)出薛定諤方程、記住其結(jié)論即可，重點(diǎn)放在該類問(wèn)題所蘊(yùn)含的物理意義及對(duì)現(xiàn)成結(jié)論的應(yīng)用上。這樣，學(xué)生就不會(huì)感到枯燥無(wú)味，而能始終保持較高的學(xué)習(xí)熱情。

二、教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)法把課堂變成了教師的“一言堂”，使得學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中始終處于被動(dòng)接受地位，極大地壓制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，十分不利于知識(shí)的獲取以及對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力及科學(xué)思維的培養(yǎng)。而且，“量子力學(xué)”這門課程本身實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)薄弱、理論性較強(qiáng)，物理圖像不夠直觀，一味采取灌輸式教學(xué)，學(xué)生勢(shì)必感到枯燥，甚至厭煩。長(zhǎng)期以往，學(xué)習(xí)積極性必然受挫，學(xué)習(xí)效果自然大打折扣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)其科學(xué)探索精神及創(chuàng)新能力，筆者在教學(xué)方法上進(jìn)行了一些有益的探索。

1.發(fā)揮學(xué)生主體作用

除卻必要的教學(xué)內(nèi)容講解外，每節(jié)課都留出一定的師生互動(dòng)時(shí)間。教師通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究討論，或者針對(duì)已講授內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)、總結(jié)、辨析，以加深理解；或者針對(duì)未講授內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣（比如，在講授完一維無(wú)限深方勢(shì)阱和一維線性諧振子這兩個(gè)典型的束縛態(tài)問(wèn)題后就可引導(dǎo)學(xué)生思考“非束縛態(tài)下微觀粒子又將表現(xiàn)出什么樣的行為”），[1]這樣學(xué)生就會(huì)積極地預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容；或者選擇一些有代表性的習(xí)題，讓學(xué)生提出不同的解決辦法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。對(duì)于在課堂上不能解決的問(wèn)題，積極鼓勵(lì)學(xué)生利用圖書(shū)館及網(wǎng)絡(luò)資源等尋求解決，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。此外，還可使學(xué)生自由組合，挑選他們感興趣的與課程有關(guān)的題目進(jìn)行討論、調(diào)研并完成小組論文，這一方面激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性，另一方面使其接受初步的科研訓(xùn)練，一舉兩得。

2.注重構(gòu)建物理圖像

在實(shí)際教學(xué)中著重注意物理圖像的構(gòu)建，使學(xué)生對(duì)一些難以理解的概念和理論形成較為直觀的印象，從而形成深刻的記憶和理解。例如：借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)，通過(guò)三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)過(guò)程（強(qiáng)電子束、弱電子束及弱電子束長(zhǎng)時(shí)間曝光），即可為實(shí)物粒子的波粒二象性構(gòu)建出一幅清晰的物理圖像；借助電子束衍射實(shí)驗(yàn)圖像，再以光波類比電子波，即可凝練出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋；[2]借助電子雙縫衍射實(shí)驗(yàn)圖像，可使學(xué)生更易接受和理解態(tài)疊加原理；借助解析幾何中的坐標(biāo)系，可很好地為學(xué)生建立起表象的物理圖像。盡管這其中光波和電子波、坐標(biāo)系和表象這些概念之間有本質(zhì)上的區(qū)別，但借助這些學(xué)生已經(jīng)熟知和深刻理解的概念，可使學(xué)生非常容易地接受和理解量子力學(xué)中難以言明的概念和理論，同時(shí)，也可使學(xué)生掌握這種物理圖像的構(gòu)建能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有非常積極地作用。

三、教學(xué)手段和考核方式改革

1.課程教學(xué)采用多種先進(jìn)的教學(xué)方式

如安排小組討論課，對(duì)難于理解的概念和規(guī)律進(jìn)行討論。先是各小組內(nèi)討論，再是小組間辯論，最后老師對(duì)各小組討論和辯論的觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述和指正。例如，在講到微觀粒子的波函數(shù)時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為是全部粒子組成波函數(shù)，有的學(xué)生認(rèn)為是經(jīng)典物理學(xué)的波。這些問(wèn)題的討論激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，從而進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生對(duì)一些不易理解的概念和量子原理進(jìn)行深入理解，直至最后充分理解這些內(nèi)容。另外課程作業(yè)布置小論文，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家開(kāi)展系列量子力學(xué)講座等都是不錯(cuò)的方式。

2.堅(jiān)持研究型教學(xué)方式[3]

把課程教學(xué)和科研相結(jié)合，在教學(xué)過(guò)程中針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，吸取科研中的研究成果，通過(guò)結(jié)合最新的科研動(dòng)態(tài)，向?qū)W生講授在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在量子力學(xué)誕生后，作為現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱之一的現(xiàn)代物理學(xué)的每一個(gè)分支及相關(guān)的邊緣學(xué)科都離不開(kāi)量子力學(xué)這個(gè)基礎(chǔ)，量子理論與其他學(xué)科的交叉越來(lái)越多。例如：基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚態(tài)物理到中子星、黑洞各個(gè)層次的研究以量子力學(xué)為基礎(chǔ)；量子力學(xué)在通信和納米技術(shù)中的應(yīng)用；量子理論在生物學(xué)中的應(yīng)用；量子力學(xué)與正在研究的量子計(jì)算機(jī)的關(guān)系等，在教學(xué)中適當(dāng)?shù)卮┎暹@些知識(shí)，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，消除學(xué)生對(duì)量子力學(xué)的片面認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

3.利用量子力學(xué)課程將人文教育與專業(yè)教學(xué)相結(jié)合

量子力學(xué)從誕生到發(fā)展的物理學(xué)史所包含的創(chuàng)新思維是迄今為止哪一門學(xué)科都難以比擬的。在19世紀(jì)末至20世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)晴空萬(wàn)里，然而黑體輻射、光電效應(yīng)、原子光譜等物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)重沖擊經(jīng)典物理學(xué)理論，讓經(jīng)典物理學(xué)陷入危機(jī)四伏的境地。1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克創(chuàng)造性地引入了能量子的概念，成功地解釋了黑體輻射現(xiàn)象，量子概念誕生。1905年，愛(ài)因斯坦進(jìn)一步完善了量子化觀念，指出能量不僅在吸收和輻射時(shí)是不連續(xù)的（普朗克假設(shè)），而且在物質(zhì)相互作用中也是不連續(xù)的。1913年，玻爾將量子化概念引入到原子中，成功解釋了有近30年歷史的巴爾末經(jīng)驗(yàn)光譜公式。泡利突破玻爾半經(jīng)典、半量子論的局限，給予了令玻爾理論不安的反常塞曼效應(yīng)以合理解釋。1924年，德布羅意突破普朗克能量子觀念提出微觀粒子具有波粒二象性，開(kāi)始與經(jīng)典理論分庭抗禮。[4]和學(xué)生一起重溫量子力學(xué)史的發(fā)展之路，在教學(xué)過(guò)程中展現(xiàn)量子力學(xué)數(shù)學(xué)形式之美，使學(xué)生在科學(xué)海洋中得到美的享受，從精神上熏陶他們的創(chuàng)新精神。

4.考試方式改革

在本課程的教學(xué)中采用了教考分離，通過(guò)小考題的形式復(fù)習(xí)章節(jié)內(nèi)容，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平適當(dāng)輔導(dǎo)答疑，注重學(xué)生對(duì)量子力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)理解的考核。對(duì)于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立，其中平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)、討論、綜合表現(xiàn)等）占30％，期末考試占70％。從實(shí)施的效果來(lái)看，督促了學(xué)生的學(xué)習(xí)，收到了較好的效果，受到學(xué)生的歡迎。

四、結(jié)論

通過(guò)近年來(lái)的改革嘗試，我校的“量子力學(xué)”教學(xué)水平穩(wěn)步提高，加速了專業(yè)建設(shè)。2009年，我?！傲孔恿W(xué)”被評(píng)為校級(jí)精品課程，教學(xué)改革成果初現(xiàn)。然而，關(guān)于這門課程的教學(xué)仍存在不少問(wèn)題，如教學(xué)手段單一、與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合不夠緊密等等，這些都需要教師在今后教學(xué)中進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周世勛.量子力學(xué)教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2009.

[2]呂增建.從量子力學(xué)的建立看類比思維的創(chuàng)新作用[J].力學(xué)與實(shí)踐,

2009,(4).

第7篇：量子通信論文范文

今天，我們?cè)趲追昼娭畠?nèi)就了解到發(fā)生在地球另一端的新聞事件，可以隨時(shí)隨地和世界任何角落的人進(jìn)行通信交流、研討工作、召開(kāi)會(huì)議，也可以在家里購(gòu)買自己喜歡的幾乎所有東西。創(chuàng)新，推動(dòng)了這樣一個(gè)前所未有的歷史巨變，改變了我們的生產(chǎn)方式、生活方式，讓很多人夢(mèng)想成真。

柳傳志和聯(lián)想、馬云和阿里巴巴，是中國(guó)人在這場(chǎng)世界性創(chuàng)新浪潮中創(chuàng)造奇跡的兩個(gè)代表。29年前，柳傳志帶著11個(gè)人和20萬(wàn)元資金，從中科院計(jì)算所在中關(guān)村的一間小平房起步。今天，聯(lián)想已經(jīng)成為全球第一大PC廠商和全球500強(qiáng)企業(yè)；24年前，馬云創(chuàng)辦了阿里巴巴。今天，阿里巴巴的估值已達(dá)1000億美元。他們的成功，除了自身獨(dú)特的企業(yè)家氣質(zhì)外，更重要的在于，他們成功抓住了信息產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇，成功利用了全球化背景下各種優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新資源，成功實(shí)踐于中國(guó)改革開(kāi)放后無(wú)比廣闊的市場(chǎng)。隨著世界現(xiàn)代化的進(jìn)程和新科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的興起，未來(lái)，有創(chuàng)新精神的創(chuàng)業(yè)者的機(jī)遇會(huì)越來(lái)越多。

今天，包括中國(guó)、印度在內(nèi)的20億-30億人致力于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化?，F(xiàn)代化的進(jìn)程，將對(duì)資源、食品、健康、教育、文化等各方面提出極大的需求，也對(duì)現(xiàn)有的發(fā)展方式提出極大的挑戰(zhàn)。破解發(fā)展難題，創(chuàng)新發(fā)展模式，根本出路在于創(chuàng)新。 未來(lái)可能突破的方向

從科技創(chuàng)新發(fā)展自身看，以綠色、智能、安全、普惠為特征，已成為主要趨勢(shì)，并取得了一系列重大突破。

比如，科學(xué)家已經(jīng)制造出“人造樹(shù)葉”，比天然樹(shù)葉的光合作用效率高10倍，這將為發(fā)展生物質(zhì)能源開(kāi)辟一條有效的途徑。可以預(yù)計(jì)，可再生能源和安全、可靠、清潔的核能，將逐步替代化石能源，我們將迎來(lái)后化石能源時(shí)代和資源高效、可循環(huán)利用的時(shí)代。

信息產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入跨越發(fā)展的又一個(gè)轉(zhuǎn)折期。智能網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)制造等技術(shù)突飛猛進(jìn)，將突破語(yǔ)言文字壁障，發(fā)展新的網(wǎng)絡(luò)理論、新一代計(jì)算技術(shù)，創(chuàng)造新型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與服務(wù)模式等。

先進(jìn)材料和制造領(lǐng)域已能夠從分子層面設(shè)計(jì)、智能化制造新材料，過(guò)程將更加清潔高效、更加環(huán)境友好。3D打印已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，滿足了個(gè)性化需求，大幅節(jié)約了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間，將帶來(lái)制造業(yè)新變革。

合成生物學(xué)的重大突破，將推動(dòng)生物制造產(chǎn)業(yè)興起和發(fā)展，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)首個(gè)“人造生命”，打開(kāi)了從非生命物質(zhì)向生命物質(zhì)轉(zhuǎn)化的大門。基于干細(xì)胞的再生醫(yī)學(xué)快速發(fā)展，有望解決人類面臨的神經(jīng)退行性疾病、糖尿病等重大醫(yī)學(xué)難題，引發(fā)新一輪醫(yī)學(xué)革命。

在一些基本科學(xué)問(wèn)題上也出現(xiàn)革命性突破的征兆。2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)，這對(duì)揭開(kāi)物質(zhì)質(zhì)量起源具有重大意義?？茖W(xué)家對(duì)量子世界的探索，已經(jīng)從“觀測(cè)時(shí)代”走向“調(diào)控時(shí)代”，這將為量子計(jì)算、量子通信、量子網(wǎng)絡(luò)、量子仿真等領(lǐng)域的變革奠定基礎(chǔ)（利用一臺(tái)萬(wàn)億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)質(zhì)因數(shù)分解一個(gè)300位的自然數(shù)，需耗時(shí)15萬(wàn)年；而通過(guò)在一臺(tái)萬(wàn)億次的量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Shor量子算法，則只需耗時(shí)1秒鐘）。我們對(duì)生命起源和演化、意識(shí)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也在不斷深入。這些基本科學(xué)問(wèn)題的每一個(gè)重大突破，都將會(huì)深刻改變?nèi)祟悓?duì)自然宇宙的認(rèn)知，有的還將對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)直接的、根本的影響。

綜合判斷，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求最旺盛的地方，就是新科技革命最有可能突破的方向。這是一個(gè)重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期，發(fā)達(dá)國(guó)家和后發(fā)國(guó)家都站在同一起跑線上。誰(shuí)抓住了機(jī)遇，誰(shuí)就將掌握發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。誰(shuí)喪失了機(jī)遇，誰(shuí)就會(huì)落在歷史發(fā)展的后邊。 中國(guó)圖景

中國(guó)改革開(kāi)放30多年來(lái)，變化之大如天翻地覆，主要?jiǎng)恿康氖歉母镩_(kāi)放釋放出的巨大能量。當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展處于重要轉(zhuǎn)型期。一方面資源驅(qū)動(dòng)、投資驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方式，受到能源、資源、生態(tài)環(huán)境等方面的嚴(yán)重制約；另一方面，在產(chǎn)業(yè)鏈中的不利分工，也難以支撐經(jīng)濟(jì)在現(xiàn)有規(guī)模上的持續(xù)增長(zhǎng)。

作為一名科技工作者，我深切感受到，我們的科技創(chuàng)新與國(guó)家和全社會(huì)的期望還有很大差距。這既有歷史的原因，也有現(xiàn)在體制上的問(wèn)題。中國(guó)科技創(chuàng)新起點(diǎn)不高、基礎(chǔ)薄弱。記得1987年我從美國(guó)回來(lái)的時(shí)候，國(guó)內(nèi)科研投入很少、研究條件也差，小到實(shí)驗(yàn)室所需的電阻、電容等器件，都需要自己到中關(guān)村電子一條街一家一家找。那時(shí)科研成果很少。上世紀(jì)90年代后期，這一狀況才開(kāi)始有所改變，但真正重大原創(chuàng)成果還是鳳毛麟角。2000年以來(lái)，國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)九年出現(xiàn)空缺?？上驳氖?，2013年鐵基超導(dǎo)研究有望填補(bǔ)這一空缺。

現(xiàn)在，中國(guó)科研條件大幅改善，研發(fā)投入2012年超過(guò)1萬(wàn)億元，位居世界第二。中國(guó)發(fā)表的國(guó)際論文數(shù)量已升至世界第二，高水平產(chǎn)出明顯增多，比如，在中微子研究、量子通信、超導(dǎo)研究等方面，都取得了一批重大原創(chuàng)成果。國(guó)際專利大幅增長(zhǎng)，中興、華為的申請(qǐng)數(shù)已位居世界前列。人才隊(duì)伍整體能力和水平也在顯著提升，越來(lái)越多的留學(xué)人員選擇回國(guó)創(chuàng)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近五年留學(xué)回國(guó)人員已近80萬(wàn)人。這些跡象表明，中國(guó)的科技創(chuàng)新已經(jīng)開(kāi)始從量的擴(kuò)增向質(zhì)的提升轉(zhuǎn)變。

從一些后發(fā)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)看，科技趕超跨越一般都要經(jīng)過(guò)20年左右的持續(xù)積累后，真正實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。按照目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)，再有10年-15年時(shí)間，中國(guó)科技創(chuàng)新一定能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。我們?cè)谝恍┲匾萍碱I(lǐng)域?qū)⒆咴谑澜缜傲?，一批具有?guó)際水平的科學(xué)家將活躍在世界科技舞臺(tái)，一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型企業(yè)將發(fā)展壯大起來(lái)。

實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)發(fā)展圖景，需要科技界共同努力，更需要全社會(huì)的大力支持。 如何布局

科技體制還存在很多制約發(fā)展的突出問(wèn)題，需要以改革的精神、務(wù)實(shí)的態(tài)度去解決。更重要的，我們要立足未來(lái)10年-15年的發(fā)展圖景，認(rèn)真思考迫切需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題，做好充分準(zhǔn)備。

第一，要推動(dòng)科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展緊密結(jié)合，形成良性互動(dòng)的機(jī)制。促進(jìn)科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合，是深化科技體制改革的核心，也是落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵?？萍紕?chuàng)新要堅(jiān)持面向經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的導(dǎo)向，積極發(fā)揮市場(chǎng)對(duì)技術(shù)研發(fā)方向、路線選擇、要素價(jià)格、各類創(chuàng)新要素配置等的主導(dǎo)作用，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)前關(guān)鍵共性核心技術(shù)的研發(fā)。要強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)界特別是企業(yè)，在技術(shù)創(chuàng)新決策、研發(fā)投入、科研組織和成果轉(zhuǎn)化中的主體作用。通過(guò)建立定位明確、分工合作、利益共享、風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，著力解決科技創(chuàng)新推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的動(dòng)力不足、應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究與實(shí)際需求結(jié)合不緊、轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化渠道不暢等問(wèn)題，消除科技創(chuàng)新中的“孤島”現(xiàn)象，提升國(guó)家創(chuàng)新體系的整體效能，在全社會(huì)形成強(qiáng)大的創(chuàng)新合力。

第二，要為新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革做好前瞻布局。在能源、信息、材料、航天、海洋等關(guān)鍵領(lǐng)域，要加強(qiáng)前沿布局和先導(dǎo)研究，通過(guò)科技界和產(chǎn)業(yè)界密切合作、共同攻關(guān)，培育中國(guó)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

在這里，我特別呼吁，要更加關(guān)心和支持基礎(chǔ)研究。一直有人問(wèn)我，基礎(chǔ)研究有什么用？我想，莊子言“無(wú)用之用，是為大用”，明代徐光啟的“無(wú)用之用，眾用之基”，都是很好的回答。法拉第也曾表示，問(wèn)基礎(chǔ)研究有什么用就好像問(wèn)一個(gè)初生的嬰兒有什么用。基礎(chǔ)研究的“用”，首先體現(xiàn)在它無(wú)所不在，在我們現(xiàn)實(shí)生活中廣泛使用的半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、激光技術(shù)等，都是基礎(chǔ)研究成果的實(shí)際應(yīng)用。知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)已從基礎(chǔ)研究階段開(kāi)始，原始性創(chuàng)新是核心關(guān)鍵技術(shù)的源泉?；A(chǔ)研究還體現(xiàn)了人類不斷追求真理、不懈創(chuàng)新探索的精神，是現(xiàn)代社會(huì)文明進(jìn)步、發(fā)展的重要基石。在國(guó)外的大型學(xué)術(shù)會(huì)議，很多的與會(huì)者來(lái)自企業(yè)，他們從學(xué)術(shù)報(bào)告中抓住有應(yīng)用價(jià)值的基礎(chǔ)研究成果，早期介入，取得核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，搶占戰(zhàn)略制高點(diǎn)。而在中國(guó)的專業(yè)性學(xué)術(shù)會(huì)議上，很少看到來(lái)自企業(yè)的人員與會(huì)。

第三，要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)鼓勵(lì)創(chuàng)新、支持創(chuàng)新、保護(hù)創(chuàng)新的社會(huì)環(huán)境。上世紀(jì)80年代，美國(guó)涌現(xiàn)出一批像比爾·蓋茨、喬布斯這樣的成功創(chuàng)業(yè)者，分析他們的成長(zhǎng)經(jīng)歷，當(dāng)時(shí)美國(guó)社會(huì)良好的創(chuàng)新條件和環(huán)境，起到了非常重要的作用。

第8篇：量子通信論文范文

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù)； 現(xiàn)狀； 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：S972文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言:光纖通信自從被發(fā)明出以來(lái)，給整個(gè)通信領(lǐng)域帶來(lái)了翻天覆地的變化，使得傳統(tǒng)的通信方式變得更高速、更高容量。它具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)，比起傳統(tǒng)通信，它的損耗極大的降低、重量更輕、抗電磁干擾能力更強(qiáng)、傳輸頻率更寬等等。現(xiàn)在，光纖通信的發(fā)展非常迅速，僅僅在過(guò)去的15年里傳輸容量就增加了近10000倍。速度提高了將近200倍。

1.光纖通信技術(shù)概述

光纖通信技術(shù)是指利用光波做為載波，通過(guò)光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式，其組成部分主要包括光纖光纜技術(shù)、光交換技術(shù)傳輸技術(shù)、光有源器件、光無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。

光纖通信的興起是由美籍華人高錕和霍克哈姆引領(lǐng)的，當(dāng)時(shí)他們發(fā)表的論文表示他們發(fā)現(xiàn)光纖有可能用于通信，這種低損耗的材料自此進(jìn)入了通信領(lǐng)域。光纖通信技術(shù)自被運(yùn)用以來(lái)，發(fā)展速度很快。1970年以后，美國(guó)康寧公司首先研制成功并投入運(yùn)用了第一代光纖通信技術(shù)---多模光纖系統(tǒng)：工作波長(zhǎng)850納米，光纖的損耗為每公里2.5～4.0分貝，最高傳輸率每秒可接受34Mbit的數(shù)據(jù)；1980年后，光纖通信技術(shù)有了很大提高，工作波長(zhǎng)達(dá)到了1310納米，光纖的損耗為每公里0.55～1.0分貝，光傳輸速率達(dá)到每秒可接收140Mbit的數(shù)據(jù)，信息的傳遞質(zhì)量大大提高。

光纖通信技術(shù)有直接調(diào)制和間接調(diào)制兩種光調(diào)制方式。光纖通信的傳播過(guò)程可分為下面幾個(gè)階段：首先要把聲音、視頻、圖像等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，這樣信源就可以傳輸?shù)焦饫w進(jìn)行傳播；再者，攜帶信息的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纖傳輸?shù)叫潘?；最后，信宿再將光信?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光纖傳播光信號(hào)比起電纜傳播電信號(hào)速度要快，損耗還要低，而且在成本、重量、施工難度上等也有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀

在我國(guó)，光纖通信技術(shù)起步雖然較晚，但是已經(jīng)有了很大的發(fā)展。在光纖通信領(lǐng)域也出現(xiàn)了許多的新技術(shù)，隨著光纖通訊技術(shù)的提升，光纖通信能力也大大提高，越來(lái)越多的地區(qū)也逐漸地引入了光纖通訊設(shè)備。另外，在各個(gè)行業(yè)和企業(yè)中光纖通信的使用也越來(lái)越普遍，無(wú)論是海底通信、有線電視、局域網(wǎng)還是長(zhǎng)途通信等等光纖通信都得到了認(rèn)可。21世紀(jì)以來(lái)，光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為傳播媒介領(lǐng)域中最重要的技術(shù)。

2.1光纖通信逐漸形成系統(tǒng)

光纖通信逐漸形成系統(tǒng)的系統(tǒng)是指地區(qū)間系統(tǒng)和行業(yè)間系統(tǒng)。在我國(guó)，國(guó)家干線、省內(nèi)干線以及區(qū)內(nèi)干線上已經(jīng)全部采用光纜，地區(qū)間的系統(tǒng)已經(jīng)建成。21世紀(jì)是信息大爆炸的時(shí)代，人們對(duì)信息的依賴程度很高，聲音、圖片、視頻等各種信息的需求量大大增加，并且要求具有實(shí)時(shí)性。所以許多公司和通訊機(jī)構(gòu)對(duì)信息傳遞的容量和速度都有了更高的需求，而信息傳輸量巨大的光纖通信正是滿足了人們的這一要求，行業(yè)之間的系統(tǒng)也已經(jīng)形成。

2.2常規(guī)單模和多模光纖技術(shù)

在光纖制造方面，我國(guó)基本掌握了常規(guī)單模和多模光纖的生產(chǎn)技術(shù)，已研制出了色散位移光纖(G.655光纖)、大有效面積非零色散位移單模光纖、色散補(bǔ)償光纖(DCF)、摻鉺光纖、保偏光纖、數(shù)據(jù)光纖。光電器件的研制也取得了顯著進(jìn)展：高速激光器、增益半導(dǎo)體激光器、量子阱雙穩(wěn)態(tài)激光器、摻鉺光纖激光器、主動(dòng)鎖模光纖環(huán)形孤子激光器、被動(dòng)鎖模光纖環(huán)形激光器、光纖光柵激光器、半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光纖放大器(EDFA)DBF- LD與 EA型外調(diào)制器的集成器件、應(yīng)用于接入網(wǎng)的單纖收發(fā)集成器件等。

2.3光纖接入技術(shù)

光纖接入技術(shù)主要是運(yùn)用于通信業(yè)務(wù)，它是面向未來(lái)的光纖到路邊（FTTC）和光纖到戶（FTTH）的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，重點(diǎn)解決電話等窄帶業(yè)務(wù)的有效接入問(wèn)題外，還可以同時(shí)解決調(diào)整數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、多媒體圖像等寬帶業(yè)務(wù)的接入問(wèn)題。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不僅是在城市，還有在農(nóng)村，高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)的需求量逐漸增加。這些業(yè)務(wù)不僅需要寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò)，更關(guān)鍵的部分是用戶接入，尤其是地理環(huán)境較差的農(nóng)村。光纖接入技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是它可以與ATM、SDH、以太網(wǎng)等多種技術(shù)結(jié)合，使用性強(qiáng)。

2.4孤子傳輸技術(shù)

孤子通信技術(shù)是一種利用光孤子脈沖在傳輸過(guò)程中的非線性壓縮和色散之間的平衡，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高速度通信的技術(shù)。

在超大容量的傳輸系統(tǒng)中，色散是影響傳輸質(zhì)量的一個(gè)因子，而利用孤子傳輸技術(shù)可以通過(guò)光纖本身的非線性來(lái)克服這個(gè)弱勢(shì)，從而可以大大增大無(wú)中繼的傳輸距離。孤子抗干擾能力強(qiáng)、抑制極化模色散的優(yōu)點(diǎn)也是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離高速度通信的主要影響因素。

3. 光纖通信技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1光纖通信將具有更大容量、更高速

光纖通信具有更大容量、更高速是從投入運(yùn)用到現(xiàn)在一直追求的目標(biāo)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息傳遞的容量和速度尤其是電信行業(yè)中最大的問(wèn)題就是無(wú)法滿足人們對(duì)信息量的獲取。多媒體的告訴發(fā)展也對(duì)光纖的容量和速度提出了更高的要求。如果光纖傳遞信息的速度提高4倍，那么，信息傳遞的成本將降低30%。這對(duì)于居民的日常生產(chǎn)、生活，尤其是對(duì)媒體行業(yè)的發(fā)展，將起到很大的促進(jìn)作用。

3.2將波分復(fù)用技術(shù)用于寬帶

目前，波分復(fù)用技術(shù)是指將不同波長(zhǎng)的信號(hào)同時(shí)在同一光纖上完成傳輸，在光纖通信中已經(jīng)得到運(yùn)用，其開(kāi)發(fā)潛力以及達(dá)到上限。但是，只有1%運(yùn)用于寬帶資源上，將波分復(fù)用技術(shù)用于寬帶課提高的空間還有很大。如果兩者相結(jié)合，那么在同一寬帶上可傳輸?shù)男畔⒘繉⒋蟠筇岣?，寬帶速度也就提高了，將?huì)大大提高人們獲取信息的速度和對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的滿意度。

隨著互聯(lián)網(wǎng)用戶的增多以及網(wǎng)絡(luò)分組化，IP業(yè)務(wù)成為波分復(fù)用技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力量。但是目前波分復(fù)用技術(shù)的穩(wěn)定性不強(qiáng)，還需要不斷完善。

3.3使用智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2000年3月，國(guó)際電聯(lián)提出了ASON（自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）的概念，目的是智能化的按需分配網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)交叉連接和分插功能，為任何地點(diǎn)和任何用戶提供可連接的網(wǎng)絡(luò)。了網(wǎng)絡(luò)的靈活和高效的重構(gòu)和重組，因此，可傳遞的信息量增多。

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家正在開(kāi)展智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)，我國(guó)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，投入適當(dāng)?shù)娜肆唾Y金進(jìn)行研發(fā)，為維護(hù)我國(guó)的信息安全奠定基礎(chǔ)。

3.4實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)

全光網(wǎng)絡(luò)是指信號(hào)只有在進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)時(shí)才進(jìn)行電和光的交換，而在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和交換的過(guò)程中始終以光的形式存在。它的相關(guān)技術(shù)主要有全光交換、光交叉連接、全光中繼和光復(fù)用/去復(fù)用等，具有良好的透明性、波長(zhǎng)路由特性、兼容和可擴(kuò)展性。因?yàn)槿饩W(wǎng)絡(luò)靠的是“光”的傳輸，所以信息的傳遞速度很快，并且傳送方式多樣， PDH、SDH、ATM等傳送方式都可以使用，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。

現(xiàn)在，全光網(wǎng)絡(luò)正處于初期的發(fā)展階段，但是可開(kāi)發(fā)的潛力很大，并且憑借它極高的信息傳遞速度、簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將會(huì)成為未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心。

4.結(jié)論

根據(jù)以上分析，我們可知光纖通信技術(shù)在傳遞信息方面發(fā)揮著不可替代的作用，從最初的運(yùn)用到現(xiàn)在，雖然已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)還需要不斷發(fā)展，以滿足人們對(duì)信息不斷提高和維護(hù)國(guó)家信息安全的需要。

參考文獻(xiàn)：

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第9篇：量子通信論文范文

[關(guān)鍵詞]RSA 公鑰密碼體制 安全性

RSA密碼系統(tǒng)是較早提出的一種公開(kāi)鑰密碼系統(tǒng)。1978年，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的Rivest，Shamir和Adleman在題為《獲得數(shù)字簽名和公開(kāi)鑰密碼系統(tǒng)的方法》的論文中提出了基于數(shù)論的非對(duì)稱(公開(kāi)鑰)密碼體制，稱為RSA密碼體制。RSA是建立在“大整數(shù)的素因子分解是困難問(wèn)題”基礎(chǔ)上的，是一種分組密碼體制。

一、對(duì)稱密碼體制

對(duì)稱密碼體制是一種傳統(tǒng)密碼體制，也稱為私鑰密碼體制。在對(duì)稱加密系統(tǒng)中，加密和解密采用相同的密鑰。因?yàn)榧咏饷苊荑€相同，需要通信的雙方必須選擇和保存他們共同的密鑰，各方必須信任對(duì)方不會(huì)將密鑰泄密出去，這樣就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。

二、非對(duì)稱密碼體制

非對(duì)稱密碼體制也叫公鑰加密技術(shù)，該技術(shù)就是針對(duì)私鑰密碼體制的缺陷被提出來(lái)的。在公鑰加密系統(tǒng)中，加密和解密是相對(duì)獨(dú)立的，加密和解密會(huì)使用兩把不同的密鑰，加密密鑰(公開(kāi)密鑰)向公眾公開(kāi)，誰(shuí)都可以使用，解密密鑰(秘密密鑰)只有解密人自己知道，非法使用者根據(jù)公開(kāi)的加密密鑰無(wú)法推算出解密密鑰，顧其可稱為公鑰密碼體制。

采用分組密碼、序列密碼等對(duì)稱密碼體制時(shí)，加解密雙方所用的密鑰都是秘密的，而且需要定期更換，新的密鑰總是要通過(guò)某種秘密渠道分配給使用方，在傳遞的過(guò)程中，稍有不慎，就容易泄露。

公鑰密碼加密密鑰通常是公開(kāi)的，而解密密鑰是秘密的，由用戶自己保存，不需要往返交換和傳遞，大大減少了密鑰泄露的危險(xiǎn)性。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)通信中使用對(duì)稱密碼體制時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何兩個(gè)用戶都需要使用互不相同的密鑰，只有這樣，才能保證不被第三方竊聽(tīng)，因而N個(gè)用戶就要使用N(N1)/2個(gè)密鑰。對(duì)稱密鑰技術(shù)由于其自身的局限性，無(wú)法提供網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名。這是因?yàn)閿?shù)字簽名是網(wǎng)絡(luò)中表征人或機(jī)構(gòu)的真實(shí)性的重要手段，數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)需要有惟一性、私有性，而對(duì)稱密鑰技術(shù)中的密鑰至少需要在交互雙方之間共享，因此，不滿足惟一性、私有性，無(wú)法用做網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名。相比之下，公鑰密碼技術(shù)由于存在一對(duì)公鑰和私鑰，私鑰可以表征惟一性和私有性，而且經(jīng)私鑰加密的數(shù)據(jù)只能用與之對(duì)應(yīng)的公鑰來(lái)驗(yàn)證，其他人無(wú)法仿冒，所以，可以用做網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名服務(wù)。

具體而言，一段消息以發(fā)送方的私鑰加密之后，任何擁有與該私鑰相對(duì)應(yīng)的公鑰的人均可將它解密。由于該私鑰只有發(fā)送方擁有，且該私鑰是密藏不公開(kāi)的，所以，以該私鑰加密的信息可看做發(fā)送方對(duì)該信息的簽名，其作用和現(xiàn)實(shí)中的手工簽名一樣有效而且具有不可抵賴性。

一種具體的做法是：認(rèn)證服務(wù)器和用戶各持有自己的證書(shū)，用戶端將一個(gè)隨機(jī)數(shù)用自己的私鑰簽名后和證書(shū)一起用服務(wù)器的公鑰加密后傳輸?shù)椒?wù)器；使用服務(wù)器的公鑰加密保證了只有認(rèn)證服務(wù)器才能進(jìn)行解密，使用用戶的密鑰簽名保證了數(shù)據(jù)是由該用戶發(fā)出；服務(wù)器收到用戶端數(shù)據(jù)后，首先用自己的私鑰解密，取出用戶的證書(shū)后，使用用戶的公鑰進(jìn)行解密，若成功，則到用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索該用戶及其權(quán)限信息，將認(rèn)證成功的信息和用戶端傳來(lái)的隨機(jī)數(shù)用服務(wù)器的私鑰簽名后，使用用戶的公鑰進(jìn)行加密，然后，傳回給用戶端，用戶端解密后即可得到認(rèn)證成功的信息。

長(zhǎng)期以來(lái)的日常生活中，對(duì)于重要的文件，為了防止對(duì)文件的否認(rèn)、偽造、篡改等等的破壞，傳統(tǒng)的方法是在文件上手寫(xiě)簽名。但是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中無(wú)法使用手寫(xiě)簽名，而代之對(duì)應(yīng)的數(shù)字簽名機(jī)制。數(shù)字簽名應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)手寫(xiě)簽名的作用，其本質(zhì)特征就是僅能利用簽名者的私有信息產(chǎn)生簽名。因此，當(dāng)它被驗(yàn)證時(shí)，它也能被信任的第三方(如法官)在任一時(shí)刻證明只有私有信息的唯一掌握者才能產(chǎn)生此簽名。

由于非對(duì)稱密碼體制的特點(diǎn)，對(duì)于數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)比在對(duì)稱密碼體制下要有效和簡(jiǎn)單的多。

現(xiàn)實(shí)生活中很多都有應(yīng)用，舉個(gè)例子：我們用銀行卡在ATM機(jī)上取款，首先，我們要有一張銀行卡(硬件部分)，其次我們要有密碼(軟件部分)。ATM機(jī)上的操作就是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，如果缺一部分就無(wú)法取到錢，這就是雙因子認(rèn)證的事例。因?yàn)橄到y(tǒng)要求兩部分(軟的、硬的)同時(shí)正確的時(shí)候才能得到授權(quán)進(jìn)入系統(tǒng)，而這兩部分因?yàn)橐卉浺挥?，他人即使得到密碼，因沒(méi)有硬件不能使用；或者得到硬件，因?yàn)闆](méi)有密碼還是無(wú)法使用硬件。這樣彌補(bǔ)了“密碼+用戶名”認(rèn)證中，都是純軟的，容易擴(kuò)散，容易被得到的缺點(diǎn)。

密碼理論與技術(shù)主要包括兩部分，即基于數(shù)學(xué)的密碼理論與技術(shù)(包括公鑰密碼、分組密碼、序列密碼、認(rèn)證碼、數(shù)字簽名、Hash函數(shù)、身份識(shí)別、密鑰管理、PKI技術(shù)等)和非數(shù)學(xué)的密碼理論與技術(shù)(包括信息隱形，量子密碼，基于生物特征的識(shí)別理論與技術(shù))。

公鑰密碼主要用于數(shù)字簽名和密鑰分配。當(dāng)然，數(shù)字簽名和密鑰分配都有自己的研究體系，形成了各自的理論框架。目前數(shù)字簽名的研究?jī)?nèi)容非常豐富，包括普通簽名和特殊簽名。特殊簽名有盲簽名、簽名、群簽名、不可否認(rèn)簽名、公平盲簽名、門限簽名、具有消息恢復(fù)功能的簽名等，它與具體應(yīng)用環(huán)境密切相關(guān)。顯然，數(shù)字簽名的應(yīng)用涉及到法律問(wèn)題，美國(guó)聯(lián)邦政府基于有限域上的離散對(duì)數(shù)問(wèn)題制定了自己的數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)(DSS)，部分州已制定了數(shù)字簽名法。密鑰管理中還有一種很重要的技術(shù)就是秘密共享技術(shù)，它是一種分割秘密的技術(shù)，目的是阻止秘密過(guò)于集中，自從1979年Shamir提出這種思想以來(lái)，秘密共享理論和技術(shù)達(dá)到了空前的發(fā)展和應(yīng)用，特別是其應(yīng)用至今人們?nèi)允株P(guān)注。我國(guó)學(xué)者在這些方面也做了一些跟蹤研究，發(fā)表了很多論文，按照X.509標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了一些CA。但沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)過(guò)哪個(gè)部門有制定數(shù)字簽名法的意向。目前人們關(guān)注的是數(shù)字簽名和密鑰分配的具體應(yīng)用

以及潛信道的深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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