量子通信論文范文

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第1篇

量子信道的建立速率定義為兩個量子通信節(jié)點(diǎn)之間建立量子糾纏對的速率.基于糾纏態(tài)的量子通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)具有以下三個功能:遠(yuǎn)程傳態(tài)功能、產(chǎn)生并向周圍節(jié)點(diǎn)分發(fā)糾纏粒子功能和糾纏連接功能.其中糾纏連接功能由糾纏交換功能和糾纏純化功能組成[2324],采用糾纏連接,可以為不存在糾纏粒子對的節(jié)點(diǎn)提供糾纏中繼.在該網(wǎng)絡(luò)中,距離較近的節(jié)點(diǎn)可直接分發(fā)糾纏粒子,建立量子信道,而相距較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)不直接分發(fā)高保真度糾纏粒子,需要通過中間節(jié)點(diǎn)依次中繼,建立兩節(jié)點(diǎn)間高保真度的量子信道.量子通信網(wǎng)絡(luò)模型如圖1所示.圖1中個節(jié)點(diǎn)以單位密度分布在正方形的二維平面中,分布區(qū)域的正方形面積。整個分布區(qū)域的節(jié)點(diǎn)總數(shù)為,各節(jié)點(diǎn)在空間中隨機(jī)分布,假設(shè)在不相交區(qū)域中節(jié)點(diǎn)數(shù)目相互獨(dú)立,則節(jié)點(diǎn)的分布滿足空間泊松過程.該量子通信網(wǎng)絡(luò)有以下特點(diǎn):1)所有的節(jié)點(diǎn)功能相同,可與相鄰節(jié)點(diǎn)直接通信,也可通過相鄰節(jié)點(diǎn)為中繼與遠(yuǎn)處節(jié)點(diǎn)通信;2)量子信息通過量子糾纏對傳輸,但節(jié)點(diǎn)之間不預(yù)先存儲量子糾纏對;3)對于相鄰節(jié)點(diǎn),在通信開始階段,節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行糾纏粒子生成,生成的糾纏粒子傳輸至相鄰節(jié)點(diǎn),得到高保真度的糾纏對以供量子信息傳輸。4)對于相距較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn),需要先找到一條可以連接待通信兩節(jié)點(diǎn)的拓?fù)渫?通過通路上節(jié)點(diǎn)的糾纏連接操作,在遠(yuǎn)距離的節(jié)點(diǎn)間得到高保真度的糾纏對.本文分別對該模型下任意兩節(jié)點(diǎn)間的量子信道建立速率進(jìn)行分析,包括基礎(chǔ)鏈路、中繼長鏈路以及趨于無窮大時大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)距離兩節(jié)點(diǎn)間的量子信道建立速率.

2量子通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)鏈路的信道建立速率

在基于糾纏態(tài)的量子通信網(wǎng)絡(luò)中,將可以直接通過糾纏粒子分發(fā)建立量子信道的節(jié)點(diǎn)稱為相鄰節(jié)點(diǎn),相鄰兩節(jié)點(diǎn)間通過糾纏粒子形成的量子通路稱為基礎(chǔ)鏈路.不存在基礎(chǔ)鏈路的節(jié)點(diǎn)之間可以通過中繼節(jié)點(diǎn)之間的基礎(chǔ)鏈路建立量子信道.文獻(xiàn)[25]對基礎(chǔ)鏈路上的信道建立速率進(jìn)行了分析.基礎(chǔ)鏈路上的一個節(jié)點(diǎn)由于內(nèi)部糾纏粒子的存儲空間有限,所以節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生糾纏粒子對的頻率也受到限制.假設(shè)節(jié)點(diǎn)光子產(chǎn)生糾纏粒子操作的頻率為,節(jié)點(diǎn)按成功概率生一定保真度的糾纏粒子對,為兩節(jié)點(diǎn)之間的距離,為光速,則相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間成功得到一個糾纏光子對的平均時間。

3中繼長鏈路的量子信道建立速率分析

非相鄰兩節(jié)點(diǎn)間如果可以通過中繼節(jié)點(diǎn)建立量子信道,則兩節(jié)點(diǎn)間的量子通路稱為中繼長鏈路.相鄰節(jié)點(diǎn)之間可以直接生成量子糾纏對以傳遞量子信息,但中繼長鏈路上需要各中繼節(jié)點(diǎn)通過糾纏連接,消耗中繼節(jié)點(diǎn)上的量子糾纏對,從而在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間得到高保真度的量子糾纏對,建立量子信道.圖2為僅有一個中繼節(jié)點(diǎn)的三節(jié)點(diǎn)中繼長鏈路,假設(shè)節(jié)點(diǎn)Alice為源節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)Carol為目的節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)Bob為中繼節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)Bob和相鄰節(jié)點(diǎn)Alice,Carol分別共享量子糾纏對A1-B1和B2-C1.該過程中,節(jié)點(diǎn)Bob對位于本節(jié)點(diǎn)的量子比特B1和B2執(zhí)行貝爾基測量,即可得知A1,C1的糾纏狀態(tài).在最大糾纏態(tài)情形下,糾纏連接即形成.在非最大糾纏態(tài)情形下,糾纏連接概率性形成,。由于各基礎(chǔ)鏈路上糾纏粒子生成和糾纏連接操作的順序不同,可以得到不同的量子信道建立方法,不同的量子信道建立方法對應(yīng)不同的量子信道建立速率.我們對逐點(diǎn)和分段兩種量子信道建立方法所對應(yīng)的量子信道建立速率進(jìn)行分析.如圖3所示,假設(shè)一條中繼長鏈路由個節(jié)點(diǎn)和1條基礎(chǔ)鏈路所構(gòu)成,設(shè)源節(jié)點(diǎn)編號為1,目的節(jié)點(diǎn)的編號為,鏈路上的節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)鏈路依次編號.假設(shè)節(jié)點(diǎn)1和之間已建立量子信道,節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間也已建立量子信道,對某節(jié)點(diǎn)進(jìn)行糾纏連接操作,可得建立該量子信道的速率。如圖4所示,逐點(diǎn)量子信道建立方法中各個中繼節(jié)點(diǎn)上的糾纏生成和糾纏連接操作依次進(jìn)行,其步驟如下:1)生成中繼節(jié)點(diǎn)2與源節(jié)點(diǎn)1之間的糾纏粒子對;2)生成中繼節(jié)點(diǎn)2和下一中繼節(jié)點(diǎn)3之間的糾纏粒子對,中繼節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行糾纏連接,使得源節(jié)點(diǎn)1與中繼節(jié)點(diǎn)3建立量子信道;3)生成中繼節(jié)點(diǎn)3和中繼節(jié)點(diǎn)4之間糾纏粒子對,中繼節(jié)點(diǎn)3進(jìn)行糾纏連接,使得源節(jié)點(diǎn)1與中繼節(jié)點(diǎn)4建立量子信道;4)逐點(diǎn)進(jìn)行,最后生成中繼節(jié)點(diǎn)(1)和中繼節(jié)點(diǎn)間糾纏粒子對,中繼節(jié)點(diǎn)(1)進(jìn)行糾纏連接,建立源節(jié)點(diǎn)1和目的節(jié)點(diǎn)間建立量子信道.逐點(diǎn)量子信道建立方法需要在2個中繼節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行不相互獨(dú)立的糾纏連接操作.基礎(chǔ)鏈路的信道建立速率由量子糾纏分發(fā)速率決定.糾纏光子經(jīng)由光纖或自由空間信道傳輸,再經(jīng)過本地操作實(shí)現(xiàn)量子糾纏分發(fā),該過程所需時間設(shè)為常數(shù)。

4基于逾滲模型的二維量子通信網(wǎng)絡(luò)量子信道建立速率

量子通信網(wǎng)絡(luò)的模型與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)模型類似,都可建模為個節(jié)點(diǎn)利用傳輸信道進(jìn)行信息傳遞,所不同之處在于傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)使用的是傳統(tǒng)無線或者有線信道,而基于糾纏態(tài)的量子通信網(wǎng)絡(luò)使用的是糾纏粒子構(gòu)成的量子信道.與經(jīng)典無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格劃分相似,可采用逾滲模型對整個網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行分析.逾滲模型證明通過適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格劃分可保證整個網(wǎng)絡(luò)的連通性,使得網(wǎng)絡(luò)中的任意源節(jié)點(diǎn)和任意目的節(jié)點(diǎn)總可找到一條中繼鏈路相連,整個網(wǎng)絡(luò)中將形成高速公路(highway),高速公路可為其他不在高速公路上的節(jié)點(diǎn)提供中繼[16].將圖1中節(jié)點(diǎn)數(shù)目為的量子通信網(wǎng)絡(luò)平面劃分為邊長為的正方形網(wǎng)格,若某個網(wǎng)格中至少含有一個節(jié)點(diǎn),該節(jié)點(diǎn)可為相鄰網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)提供中繼,則這個網(wǎng)格視為連通的.由單位密度泊松點(diǎn)過程的概率分布規(guī)律,網(wǎng)格中至少含有一個節(jié)點(diǎn)的概率為(si1)=1e2,其中si代表單個網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)數(shù).網(wǎng)格邊長足夠大時,可保證網(wǎng)格中至少有一個節(jié)點(diǎn)的概率足夠大.當(dāng)網(wǎng)格連通概率大于二維正方形逾滲的逾滲閾值時,將會出現(xiàn)無限大連通集團(tuán),整個量子通信網(wǎng)絡(luò)必然是連通的,即網(wǎng)絡(luò)中任意兩個節(jié)點(diǎn)間存在直接量子信道或者由多個中繼節(jié)點(diǎn)組成的量子信道.當(dāng)網(wǎng)格連通概率大于二維正方形逾滲的逾滲閾值時,將在水平方向和垂直方向由連通的網(wǎng)格依次相連形成大規(guī)模的連通鏈路,這種連通鏈路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱為高速公路.高速公路上分布著大量的中繼節(jié)點(diǎn),且這些相鄰中繼節(jié)點(diǎn)之間的最遠(yuǎn)距離由網(wǎng)格的邊長決定,使得基礎(chǔ)鏈路的長度最長不超過網(wǎng)格對角線長.高速公路存在于網(wǎng)絡(luò)水平方向和垂直方向,源節(jié)點(diǎn)找到離自己最近的高速公路入口節(jié)點(diǎn),然后在水平方向的高速公路找到與目的節(jié)點(diǎn)垂直距離最近的節(jié)點(diǎn),接著通過該節(jié)點(diǎn)沿著垂直方向的高速公路找到與目的節(jié)點(diǎn)最近的出口節(jié)點(diǎn).由于高速公路的存在,若源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)都在高速公路上,則這兩個節(jié)點(diǎn)可直接利用高速公路的中繼作用建立量子信道,若源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)至少有一個不在高速公路上,則應(yīng)先找到最近的高速公路入口節(jié)點(diǎn)或出口節(jié)點(diǎn),再通過高速公路中繼,從而建立量子信道。由此可知,高速公路上的基礎(chǔ)鏈路的量子信道建立速率僅與節(jié)點(diǎn)的量子存儲空間、網(wǎng)格劃分的對角線長度、給定的量子信息保真度有關(guān),與總節(jié)點(diǎn)個數(shù)無關(guān),故相對于為常數(shù)階.不在高速公路上的節(jié)點(diǎn)要先找到離它最近的高速公路節(jié)點(diǎn)作為入口節(jié)點(diǎn)或者出口節(jié)點(diǎn),源節(jié)點(diǎn)與入口節(jié)點(diǎn)之間以及目的節(jié)點(diǎn)與出口節(jié)點(diǎn)之間存在基礎(chǔ)鏈路,該基礎(chǔ)鏈路的量子信道建立速率與總節(jié)點(diǎn)個數(shù)有關(guān),由于不在高速路的點(diǎn)與最近的高速公路節(jié)點(diǎn)的距離不大于log+22[21],故該基礎(chǔ)鏈路的速率。因此對中繼長鏈路而言,分段量子信道建立方法的量子信道建立速率更高.因此我們對長鏈路上使用分段量子信道建立方法進(jìn)行分析.根據(jù)源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分布不同,可分為以下兩種場景.場景1:若源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)都在高速公路上,則對于有Ω()個節(jié)點(diǎn)的這條長中繼鏈路,基礎(chǔ)鏈路的最長距離由網(wǎng)格劃分的邊長決定,此時基礎(chǔ)鏈路上的量子信道建立速率為常數(shù)階,源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)成功得到量子糾纏對的速率。所以當(dāng)量子通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)都利用逾滲模型所指出的高速公路進(jìn)行長鏈路的中繼通信,且采用分段量子信道建立方法時,整個量子通信網(wǎng)絡(luò)的量子信道建立速率為Ω(1/).由于場景2的量子信道建立速率小于場景1的量子信道建立速率,整個量子信息網(wǎng)絡(luò)的量子信道建立速率上限值由兩者的較小值所決定的,故量子通信網(wǎng)絡(luò)的量子信道建立速率為Ω(1/).

5結(jié)論

第2篇

1.1量子秘鑰分發(fā)

量子秘鑰分發(fā)不是用于傳送保密內(nèi)容,而是在于建立和傳輸密碼本,即在保密通信雙方分配秘鑰,俗稱量子密碼通信。1984年，美國的Bennett和加拿大的Brassart提出著明的BB84協(xié)議，即用量子比特作為信息載體，利用光的偏振特性對量子態(tài)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對秘鑰的產(chǎn)生和安全分發(fā)。1992年，Bennett提出了基于兩個非正交量子態(tài)，流程簡單，效率折半的B92協(xié)議。這兩種量子秘鑰分發(fā)方案都是建立在一組或多組正交及非正交的單量子態(tài)上。1991年，英國的Ekert提出了基于兩粒子最大糾纏態(tài)，即EPR對的E91方案。1998年，又有人提出了在三組共軛基上進(jìn)行偏振選擇的六態(tài)方案量子通信，它是由BB84協(xié)議中的四種偏振態(tài)和左右旋組成。BB84協(xié)議被證明是迄今為止無人攻破的安全秘鑰分發(fā)方式，量子測不準(zhǔn)原理和量子不可克隆原理，保證了它的無條件安全性。EPR協(xié)議具有重要的理論價值，它將量子糾纏態(tài)與量子保密通信聯(lián)系起來，為量子保密通信開辟了新途徑。

1.2量子隱形傳態(tài)

1993年由Bennett等6國科學(xué)家提出的量子隱形傳態(tài)理論是一種純量子傳輸方式，利用兩粒子最大糾纏態(tài)建立信道來傳送未知量子態(tài)，隱形傳態(tài)的成功率必定會達(dá)到100%。199年，奧地利的A．Zeilinger小組在室內(nèi)首次完成量子隱形態(tài)傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在不少影片中常出現(xiàn)如此的情節(jié)：一個在某處突然消失的神秘人物突然出現(xiàn)在另一處。由于量子隱形傳態(tài)違背了量子力學(xué)中的量子不可克隆原理和海森堡不確定原理，因此它在經(jīng)典通信中只不過是一種科幻而已。然而量子通信中引入了量子糾纏這一特殊概念，將原物未知量子態(tài)信息分成量子信息和經(jīng)典信息兩部分，使得這種不可思議的奇跡得以發(fā)生，量子信息是在測量過程未提取的信息，經(jīng)典信息是對原物進(jìn)行某種測量。

二、量子通信的進(jìn)展

從1994年開始，量子通信已經(jīng)逐步進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，并向?qū)嵱没繕?biāo)邁進(jìn)，具有巨大的開發(fā)價值和經(jīng)濟(jì)效益。1997年，中國青年科學(xué)家潘建偉與荷蘭科學(xué)家波密斯特等人試驗(yàn)并實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。2004年4月Lorunser等利用量子糾纏分發(fā)第一次實(shí)現(xiàn)1.45KM的銀行間數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)志著量子通信從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用階段。目前量子通信技術(shù)已經(jīng)引起各國政府、產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視。一些國際著名公司也積極發(fā)展量子信息的商業(yè)化，如英國電話電報公司，美國的Bell、IBM、AT&T等實(shí)驗(yàn)室，日本的東芝公司，德國的西門子公司等。2008年，歐盟“基于量子密碼的全球保密通信網(wǎng)絡(luò)開發(fā)項(xiàng)目”組建的7節(jié)點(diǎn)保密通信演示驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)試運(yùn)行成功。2010年，美國《時代周刊》在“爆炸性新聞”專欄中以“中國量子科學(xué)的飛躍”為題報道了中國在16公里量子隱形傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)成功，標(biāo)志中國有能力建立地面與衛(wèi)星間的量子通信網(wǎng)絡(luò)。2010年，日本國家情報通信研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合三菱電機(jī)和NEC，以及瑞士IDQuantique公司、東芝歐洲有限公司和奧地利的AllVienna公司在東京成立了六節(jié)點(diǎn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)“TokyoQKDNetwork”。該網(wǎng)絡(luò)集中了目前日本及歐洲在量子通信技術(shù)上發(fā)展水平最高的研究機(jī)構(gòu)和公司的最新研究成果。

三、量子通信展望

第3篇

關(guān)鍵詞：量子通信定義 量子通信理論由來 駁倒愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)論據(jù)

一、量子通信定義

量子通信（Quantum Teleportation）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。量子通訊是近二十年發(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。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等，近來這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展。高效安全的信息傳輸日益受到人們的關(guān)注。基于量子力學(xué)的基本原理，量子通信具有高效率和絕對安全等特點(diǎn)，并因此成為國際上量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

二、量子通信理論由來

“1935年5月的一天早晨，愛因斯坦像往常一樣準(zhǔn)時來到普林斯頓高等研究院的辦公室。他來普林斯頓小鎮(zhèn)快兩年了，已經(jīng)熟悉并開始喜歡這個恬靜的“室外桃園”。辦公桌上放著他和助手波多爾斯基、羅森一起剛剛發(fā)表在《物理評論》上的論文。他拿起來看了看，臉上露出孩子般頑皮的微笑――這回他終于可以戰(zhàn)勝老對手玻爾了。與此同時，在大西洋彼岸的哥本哈根大學(xué)玻爾研究所，愛因斯坦的文章立刻引起了物理學(xué)家玻爾的關(guān)注和不安。這對他來說簡直是個晴天霹靂！玻爾立刻放下所有的工作，他說：‘我們必須睡在問題上。’愛因斯坦和玻爾是20世紀(jì)兩位最偉大的物理學(xué)家，他們都為量子理論的建立做出了奠基性的貢獻(xiàn)。然而，他們對于這個理論的含義卻一直爭論不休。這一爭論被稱為‘關(guān)于物理學(xué)靈魂的論戰(zhàn)’。”――引自郭光燦院士《愛因斯坦的幽靈：量子糾纏之謎》。

郭光燦院士書中所指的“物理學(xué)靈魂”的論戰(zhàn)，與“量子糾纏”現(xiàn)象有著莫大的關(guān)系。 在量子力學(xué)中，有共同來源的兩個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)，只要一個粒子發(fā)生變化就能立即影響到另外一個粒子，即兩個處于糾纏態(tài)的粒子無論相距多遠(yuǎn)，都能“感知”和影響對方的狀態(tài)，這就是量子糾纏。盡管愛因斯坦最早注意到微觀世界中這一現(xiàn)象的存在，但卻不愿意接受它，并斥之為“幽靈般的超距作用（spooky action at a distance）”。

三、駁倒愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)論據(jù)

對EPR實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證始于1960年，在1980年終于獲得有說服力的結(jié)果。這些是實(shí)驗(yàn)大多都是以光子來做為自旋關(guān)聯(lián)。主要是利用院子的級聯(lián)輻射，選擇出光子動量為0的情形。1982年，法國物理學(xué)家艾倫•愛斯派克特（Alain Aspect）和他的小組成功地完成了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了微觀粒子“量子糾纏”（quantum entanglement）的現(xiàn)象確實(shí)存在，這一結(jié)論對西方科學(xué)的主流世界觀產(chǎn)生了重大的沖擊。它證實(shí)了任何兩種物質(zhì)之間，不管距離多遠(yuǎn)，都有可能相互影響，不受四維時空的約束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深層次的內(nèi)在聯(lián)系。

四、突破傳統(tǒng)的通信方式

1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念;同年，6位來自不同國家的科學(xué)家，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：將某個粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態(tài)上，而原來的粒子仍留在原處。在量子通信系統(tǒng)中，共享信息的兩個人必須共享幾乎一致的兩個成對產(chǎn)生并永遠(yuǎn)纏結(jié)在一起的光子。一旦信息被帶到第一個光子上，它將會消失并重現(xiàn)在第二個光子上，以實(shí)現(xiàn)不加外力方式傳輸信息。不加外力傳輸?shù)母拍钍且粤孔游锢韺W(xué)為基礎(chǔ)的，它所使用的是具有波、粒兩重性但沒有電荷和質(zhì)量的光子，而不是常規(guī)使用的電子。在量子通信中，報文是以不加外力傳輸方式傳輸?shù)摹２患油饬鬏敺绞骄褪鞘剐畔⒃谝粋€地方消失，從而使其能在另一個地方出現(xiàn)的過程。它不需要通過空中、太空或線路傳輸。在這一過程中，發(fā)送者與接收者共享所需光子的數(shù)量，決于所發(fā)送報文的長度。在量子通信中，由于光子只能成對產(chǎn)生，因此，所有量子的不加外力方式只能在一個發(fā)送者和一個接收者之間進(jìn)行。如果接收者需要將報文傳送給其他人，則每次必須共享和使用纏結(jié)在一起的新的一對光子。因此，量子網(wǎng)絡(luò)必須一個鏈路一個鏈路地建立。

利用量子信息技術(shù)之一量子密碼術(shù)，可實(shí)其基本思想是：將原物的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送給接收者。經(jīng)典信息是發(fā)送者對原物進(jìn)行某種測量而獲得的，量子信息是發(fā)送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態(tài)的完全復(fù)制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態(tài)，而不是原物本身。發(fā)送者甚至可以對這個量子態(tài)一無所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態(tài)上。在這個方案中，糾纏態(tài)的非定域性起著至關(guān)重要的作用。量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)θ藗冋J(rèn)識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。

五、量子通信的發(fā)展?fàn)顩r

量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性，不但在國家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價值和前景，而且逐漸走進(jìn)人們的日常生活。

為了讓量子通信從理論走到現(xiàn)實(shí),從上世紀(jì)90年代開始,國內(nèi)外科學(xué)家做了大量的研究工作。自1993年美國IBM的研究人員提出量子通信理論以來，美國國家科學(xué)基金會、國防高級研究計劃局都對此項(xiàng)目進(jìn)行了深入的研究，歐盟在1999年集中國際力量致力于量子通信的研究，研究項(xiàng)目多達(dá)12個，日本郵政省把量子通信作為21世紀(jì)的戰(zhàn)略項(xiàng)目。我國從上世紀(jì)80年代開始從事量子光學(xué)領(lǐng)域的研究，近幾年來，中國科技大學(xué)的量子研究小組在量子通信方面取得了突出的成績。

2006年夏,我國中國科技大學(xué)教授潘建偉小組、美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室、歐洲慕尼黑大學(xué)―維也納大學(xué)聯(lián)合研究小組各自獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了誘騙態(tài)方案，同時實(shí)現(xiàn)了超過100公里的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，由此打開了量子通信走向應(yīng)用的大門。2008年底，潘建偉的科研團(tuán)隊(duì)成功研制了基于誘騙態(tài)的光纖量子通信原型系統(tǒng)，在合肥成功組建了世界上首個3節(jié)點(diǎn)鏈狀光量子電話網(wǎng)，成為國際上報道的絕對安全的實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)研究的兩個團(tuán)隊(duì)之一（另一小組為歐洲聯(lián)合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)）。