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量子通信原理介紹

時間:2016-07-19 22:57:32來源:原創 作者:admin 點擊:

量子通信原理介紹    <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


量子通信最近是一個很熱門的話題,全球首顆“量子科學實驗衛星”擬于2016年8月中旬在酒泉衛星發射中心擇機發射。成功發射,中國將成為全球第一個實現衛星和地面量子通信的國家,所謂量子通信是指量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式,是近二十年發展起來的新型交叉學科,是量子論和信息論相結合的新的研究領域。

   量子通信系統的基本部件量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸,后者則于量子隱形傳態和量子糾纏的分發。所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種“”的信息傳送。從物理學角度,可以這樣來想象隱形傳送的過程:先提取原物的信息,然后將這些信息傳送到接收地點,接收者依據這些信息,選取與構成原物的基本單元,制造出原物完美的復制品。但是,量子力學的不確定性原理不允許精確地提取原物的信息,復制品不是完美的。長期以來,隱形傳送不過是一種幻想而已。    <<版權聲明:本文由容源電子網(www.189yp.com)整理提供,部分內容來源于網絡,如有侵犯到你的權利請與我們聯系更正。》


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  1993年,6位來自不同國家的科學家,提出了經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳態的方案:將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方,把另一個粒子制備到該量子態上,而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是:將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分,分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的,量子信息是發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的復制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態,而不是原物本身。發送者甚至可以對量子態一無所知,而接收者是將別的粒子處于原物的量子態上。在方案中,糾纏態的非定域性起著至關重要的作用。量子力學是非定域的理論,這一點已被違背貝爾不等式的實驗結果所證實,,量子力學展現出許多反直觀的效應。在量子力學中以這樣的方式制備兩個粒子態,在的關聯不能被經典地解釋,這樣的態稱為糾纏態,量子糾纏指的是兩個或多個量子系統的非定域非經典的關聯。

 

 

量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義,而且可以用量子態信息載體,通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸,實現原則上不可破譯的量子保密通信。1997年,在奧地利留學的中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作,首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的“”,信息載體的光子本身并不被傳輸。最近,潘建偉合作者在如何提純高品質的量子糾纏態的研究中又取得了新突破。進行遠距離的量子態隱形傳輸,往往事先讓相距遙遠的兩地共同擁有最大量子糾纏態。但是,存在各種不可避免的環境噪聲,量子糾纏態的品質會隨著傳送距離的而變得越來越差。,如何提純高品質的量子糾纏態是目前量子通信研究中的重要課題。

 

近年,國際上許多研究小組都在對這一課題進行研究,并提出了一系列量子糾纏態純化的理論方案,但是沒有一個是能用現有技術實現的。最近潘建偉等人發現了現有技術在實驗上是可行的量子糾纏態純化的理論方案,原則上了目前在遠距離量子通信中的根本問題。這項研究成果受到國際科學界的高度評價,被稱為“遠距離量子通信研究的一個飛躍”。

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