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量子通讯是运用量子羁绊效应传递信息的通讯办法，作为量子论与信息论相结合的新式通讯办法，以其必定的安全性为信息安全带来了革新式的展开。海森堡测禁绝原理和量子不行仿制原理为量子通讯的必定安全性供给了理论根底。量子通讯按传输信道分为量子隐形传送和量子暗码通讯(现在运用最老练)。

l我国在量子通讯范畴处于国际领先水平，2009年我国科学技能大学教授潘建伟团队建成了国际上首个全通型量子通讯网络，初次完成了实时语音量子保密通讯，标志着我国在城域量子网络要害技能方面现已到达了产业化要求。

量子通讯在军事通讯、政府保密通讯、民用通讯上都将带来颠覆性的革新，技能又已相对老练，经咱们详细测算，未来商场空间远超千亿。国家对量子通讯非常注重，中央政治局常委曾安排团体学习量子通讯，现在国内合肥城域量子通讯网、芜湖市量子政务网已于2012年建成运用，国际上最远间隔的光纤量子通讯干线京沪线也已近竣工，并有望于2016年左右发射全球首颗量子通讯卫星。

1、量子通讯——革新式安全通讯办法

1.1量子通讯简介

量子通讯是指运用量子羁绊效应进行信息传递的新式通讯办法，是量子论和信息论相结合的效果。量子通讯具有必定安全和高效率等特色，给信息安全带来了革新式的展开，是现在国际量子物理和信息科学的首要研讨方向，首要触及的范畴包含：量子长途传态\量子暗码通讯等。现在运用展开相对老练的为量子暗码通讯。

1.2量子通讯作业原理

量子通讯的作业原理为，运用粒子的量子羁绊效应，将信息加载在粒子状况中，经过传输粒子完成必定安全的通讯。量子通讯首要的通讯办法包含两种：直接经过量子态进行量子隐形传送以及量子暗码通讯(现在运用最老练的办法)。

l 量子羁绊效应

量子通讯的首要原理为量子羁绊效应，即两个或多个量子系统之间的非定域非经典的相关，浅显的讲，即可以制备两个这样两个粒子态，不论间隔多远，当其间一个粒子状况产生变化时，别的一个粒子的状况也会一起产生变化。

以笛卡儿、伽利略、牛顿为代表的干流物理学家以为，国际的组成部份彼此独立，它们之间的彼此效果遭到时空的束缚。而量子羁绊效应脱离了时空，它证明了任何两种物质之间，不论间隔多远，都有或许彼此影响，不受四维时空的束缚，对错局域的(nonlocal)，它不只国际证明了爱因斯坦的鬼魂——超距效果(spooky action in a distance)的存在，也证明了咱们我国人一向着重的因果报应等观念——任何两种物质在冥冥之中存在深层次的内涵联系。

l 量子状况信息化

量子通讯在传送进程中一般以状况来表明信息，前期运用偏振态较多，现在逐步转向选用相位状况表明信息：1)运用光的偏振对数据进行编码，在一个方向上的偏振视为0，而另一个视为1，常用的有两种偏振办法，直线型和对角型;2)运用光子的相位数据来进行编码，例如45度，90度，180度等代表0、1、-1。

量子通讯首要的通讯办法包含两种(可按信道分类)：直接经过量子态进行量子隐形传送以及量子暗码通讯(现在运用最老练的办法)。

l 量子隐形传送

量子隐形传送是一种脱离什物的信息传送，原理是经过将某个粒子的不知道量子态传送到另一个当地来传递信息，即把另一个粒子制备到该量子态上，而本来的粒子仍留在原处。

详细而言，首要制备出具有量子羁绊效应的光子A和B，分别在甲和乙两地保存，需求传递信息时，将蕴涵相关信息的光子C与A一同丈量，这样A的状况产生了改动，B的状况也产生了改动，再用光子D与B做逆丈量，即可得到本来光子C所蕴涵的信息。

量子隐形传送因为单子状况难以长期保存、光纤信道损耗大、受环境噪音影响较大等原因，现在为止技能仍不老练。

l 量子暗码通讯

因为量子通讯具有不行破译、必定安全的特性，它遭到了信息安全科学界的极大注重。在量子隐形传送现阶段完成困难的布景下，在经典通讯顶用量子通讯技能进行加密通讯来确保信息安全成为了其时全球量子通讯研讨的要点，也是现在仅有挨近老练运用的量子通讯。

加密是确保信息安全的重要手法，现在最常用的加密技能是用杂乱的数学算法来改动原始信息——这种办法尽管安全性较高，但存在被破译的或许，并非必定牢靠。而量子暗码术是首要运用量子状况来作为信息加密宽和密的密钥，具有不行破译性。任何想测算和破译密钥的人，都会因改动量子状况而得到无含义的信息，而信息合法接纳者也可以从量子态的改动而知道密钥曾被截获过。

浅显地讲，量子暗码通讯便是甲运用激光收发器发射承认状况的光子，乙选用滤光器/激光收发器进行接纳，保存并记载光子状况，随后甲和乙相互对应光子的状况，以辨认是否被偷听(因为光子一旦被偷听丈量，就会改动状况，然后被发现)，然后获得必定安全的密钥。

开端的量子暗码通讯运用的都是光子的偏振特性(状况)，现在干流实验计划现已展开到运用光子的相位特性进行编码。举例来说，运用偏振特性时，乙为了接纳正确的信息，有必要丈量光子并运用正确的滤光器偏振方向，即信息传送的偏振方向相同。初始甲发送密钥时，假定发射直线型的偏振光子，乙用接纳器过略后发射出的是对角偏振的光子，然后一个彻底随机的效果就会出现在接纳器上，一旦中心有偷听者运用接纳器偷听，效果就会产生改动;运用这种办法，特性信息可以发送而使偷听者无法不被发现地偷听。

2、量子通讯的首要特性——必定安全

量子通讯具有必定安全和高效率、超大信道容量、超高通讯速率、远间隔传输和信息高效率等特色特性，最首要的特性为必定安全，首要理论支撑为海森堡测禁绝原理和量子不行仿制原理。

2.1必定安全

量子通讯的两种运用(量子运用与经典运用)：量子隐形传送与量子暗码通讯均具有必定安全特性。

在量子隐形传送通讯中，因为传送信息的两个粒子都分别在甲和乙手中，信息传送脱离什物，不受四维空间的束缚，二者状况一起产生变化，因而显着无法被破译，必定安全。

在量子暗码通讯通讯办法中，量子暗码通讯首要传递密钥，甲发送承认状况的光子，乙选用收发器接纳，然后甲乙相互对应光子状况，一旦发现光子状况改动，即可承认被偷听，因而该办法也具有必定安全、无法被破译的特性。

2.2海森堡测禁绝原理和量子不行仿制原理

量子通讯必定安全的特性由海森堡测禁绝原理和量子不行仿制原理支撑：

“海森堡测禁绝原理”：在同一时间以相同的精度测定量子的方位与动量是不行能的，只能准确测定两者之一。它是量子力学的根本原理。

“单量子不行仿制定理”：在不知道量子状况的情况下仿制单个量子是不行能的，因为要仿制单个量子就只能先作丈量，而丈量必定改动量子的状况。

依据这两条定理，任何偷听者的存在都会被发现，然后确保暗码本的必定安全，也就确保了加密信息的必定安全。

3、量子通讯重要轨道及国内团队——我国处于国际领先水平

一、量子羁绊的发现：

1982年，法国物理学家艾伦·爱斯派克特(Alain Aspect)和他的小组成功地完成了一项实验，证明了微观粒子“量子羁绊”的现象的确存在。含义：打破了其时国际间物质相互效果受时空束缚的干流思维，证明了任何两种物质之间，不论间隔多远，都有或许彼此影响，不受四维时空的束缚，国际在冥冥之中存在深层次的内涵联系。

二、量子通讯提出：

1993年，美国科学家C.H.Bennett提出了量子通讯的概念：由量子态带着信息的通讯办法，它运用光子等根本粒子的量子羁绊原理完成保密通讯进程。

三、量子隐形传送：

1993年，在贝内特提出量子通讯概念今后，6位来自不同国家的科学家，依据量子羁绊理论，提出了运用经典与量子相结合的办法完成量子隐形传送的计划，行将某个粒子的不知道量子态传送到另一个当地，把另一个粒子制备到该量子态上，而本来的粒子仍留在原处。

1997年在奥地利留学的我国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人协作，初次完成了不知道量子态的长途传输。这是国际上初次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。

四、量子暗码通讯：

2003年，韩国、我国、加拿大等国学者提出了拐骗态量子暗码理论计划，彻底解决了实在系统和现有技能条件下量子通讯的安全速率随间隔添加而严峻下降的问题。

五、长间隔量子通讯：

2006年夏,我国我国科学技能大学教授潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学—维也纳大学联合研讨小组各自独立完成了拐骗态计划，一起完成了超越100公里的拐骗态量子密钥分发实验，打开了量子通讯运用大门。

2007年6月，一个由奥地利、英国、德国研讨人员组成的小组在量子通讯研讨中经过创下了通讯间隔达144公里的最远纪录。

2010年，我国科学技能大学和清华大学的研讨人员完成了一项壮举，他们的自由空间量子通讯实验将通讯间隔从从前的数百米记载一步跨越到16公里。

2011年10月，我国科学技能大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人，与中科院上海技能物理研讨所王建宇、光电技能研讨所黄永梅等组成联合团队，在青海湖初次成功完成了百公里量级的自由空间量子隐形传态和羁绊分发。

2012年，我国科学家潘建伟等人在国际上初次成功完成百公里量级的自由空间量子隐形传态和羁绊分发。

六、量子通讯网：

2008年末，潘建伟的科研团队成功研发了依据拐骗态的光纤量子通讯原型系统，在合肥成功组建了国际上首个3节点链状光量子电话网，成为国际上报导的必定安全的实用化量子通讯网络实验研讨的两个团队之一(另一小组为欧洲联合实验团队)。

2009年9月，潘建伟的科研团队正是在3节点链状光量子电话网的根底上，建成了国际上首个全通型量子通讯网络，初次完成了实时语音量子保密通讯。这一效果在同类产品中位居国际先进水平，标志着我国在城域量子网络要害技能方面现已到达了产业化要求。

七、量子通讯国内团队：

我国量子通讯技能水平处于国际领先地位，与英国、瑞士、美国齐头并进。以潘建伟为代表的我国科大的科研团队是国内量子通讯的顶尖团队，掌握着量子通讯的中心技能，其次是中科大的郭光灿院士领导的中科院量子信息要点实验室，清华大学姚期智团队、龙桂鲁团队等也获得了优异的效果。

4、量子通讯运用——千亿级商场规划

4.1量子通讯现已在国内开端打开运用

因为量子通讯必定安全的特性，量子通讯在军事通讯、政府保密通讯、民用通讯上都将带来颠覆性的革新，未来商场容量极大。但现在技能展开是否现已相对老练、是否具有广泛运用的才能呢?答案是必定的。

2012年头，我国科大的潘建伟团队在合肥建成国际上规划最大的46节点量子通讯实验网，标志着大容量的量子通讯网络技能已获得要害打破。具有46个节点的量子通讯网掩盖合肥市主城区，运用光纤约1700公里，经过6个接入交流和集控站，衔接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户。

合肥量子通讯网的建成运用，标志着我国继量子信息根底研讨跻身全球一流水平后，在量子信息先期产业化竞赛中也迈出了重要一步。此时，我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通讯网也在建造之中，未来这些城市将经过量子卫星等办法联接，构成我国的广域量子通讯系统。

一起，我国已开端建造国际上最远间隔的光纤量子通讯干线——京沪线——衔接北京和上海，间隔到达2000公里，有望于两三年内投入运用。估计2016年我国也将发射全球首颗“量子通讯卫星”，完成1000公里的远间隔传输，这一中心技能打破，将为构建全球量子通讯网奠定根底。

4.2国内量子通讯商场规划上千亿

量子通讯在军事、国防、金融等信息安全范畴有着严重的运用价值和远景，不只可用于军事、国防等范畴的国家级保密通讯，还可用于触及隐秘数据、收据的政府、电信、证券、稳妥、银行、工商、地税、财务等范畴和部分，而技能又相对老练，未来商场容量极大。

在国防和军事范畴，量子通讯可以运用于通讯密钥生成与分发系统，向未来战场掩盖区域内恣意两个用户分发量子密钥，构成作战区域内机动的安全军事通讯网络;可以运用于信息对立，改善军用光网信息传输保密性，进步信息维护和信息对立才能;可以运用于深海安全通讯，为远洋深海安全通讯拓荒了簇新途径;运用量子隐形传态以及量子通讯必定安全性、超大信道容量、超高通讯速率、远间隔传输和信息高效率等特色，树立满意军事特别需求的军事信息网络，为国防和军事赢得先机。在国民经济范畴和部分，量子通讯可用于金融机构的藏匿通讯等工程以及对电网、煤气管网和自来水管网等重要根底设施的监督和通讯确保，促进国民经济的展开。

现在国内京沪线2000公里正在建造，合肥量子通讯网现已建成，北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通讯网也在建造之中，未来这些城市将经过量子卫星等办法联接(中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项，估计2016年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”)，构成我国的广域量子通讯系统。

量子通讯网络包含传输平面、操控平面和办理平面。传输平面首要由光传输链路和量子交流模块组成，传输链路包含光钎、分束器、克复用器宽和复用器等设备。操控平面是量子通讯网络的中心部分，首要功用包含：信令传输、呼叫衔接操控、链路资源办理、路由办理、用户接口等。办理平面由量子通讯网络各个节点的办理层组成，完成办理功用散布化。当两个用户需求进行通讯时，办理平面向操控平面发送通讯恳求音讯，操控平面依据通讯需求和传输平面的拓扑信息等寻觅路由，并将操控音讯传送给传输平面，在通讯两边之间树立端到端的物理衔接。

根本假定：

(1)未来20年内涵国内31个省会城市和直辖市(未考虑港澳台)展开城域量子通讯网的建造。

(2)城域通讯网仍选用节点式网络建造。

(3)建造规划与节点布置参阅合肥主城区。合肥主城区合计约360平方公里，量子通讯网运用光纤1700公里，布置合计46节点，按8平方公里(37公里光纤)设置一个节点进行预算。

(4)每个节点需装置一套收发器，造价约50万元，加上传输链路和交流模块等设备，估计均匀节点出资在300万。

(5)假定国防、政府、金融、电信各建造一张地上量子通讯网，全国共建一张卫星量子通讯网。

现在全国共有约660个城市，则地上量子通讯网的出资规划为：660*4*46*300=12144000万元=1214亿元

假定加上卫星量子通讯网建造规划以及将量子通讯网扩大到主城区以外，其商场空间远超千亿。

2016-2022年我国量子通讯职业商场研讨及展开远景猜测陈述