量子通信前沿深度分析：中國處于世界領(lǐng)先水平

　　2、量子通信的主要特性——絕對安全

　　量子通信具有絕對安全和高效率、超大信道容量、超高通信速率、遠(yuǎn)距離傳輸和信息高效率等特點(diǎn)特性，最主要的特性為絕對安全，主要理論支撐為海森堡測不準(zhǔn)原理和量子不可復(fù)制原理。

　　2.1 絕對安全

　　量子通信的兩種應(yīng)用(量子應(yīng)用與經(jīng)典應(yīng)用)：量子隱形傳送與量子密碼通信均具有絕對安全特性。

　　在量子隱形傳送通訊中，由于傳送信息的兩個粒子都分別在甲和乙手中，信息傳送脫離實(shí)物，不受四維空間的約束，二者狀態(tài)同時發(fā)生變化，因此明顯無法被破譯，絕對安全。

　　在量子密碼通信通訊方式中，量子密碼通信主要傳遞密鑰，甲發(fā)送確定狀態(tài)的光子，乙采用收發(fā)器接收，而后甲乙互相對應(yīng)光子狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)光子狀態(tài)改變，即可確認(rèn)被竊聽，因此該方式也具備絕對安全、無法被破譯的特性。

　　2.2 海森堡測不準(zhǔn)原理和量子不可復(fù)制原理

　　量子通信絕對安全的特性由海森堡測不準(zhǔn)原理和量子不可復(fù)制原理支撐：

　　“海森堡測不準(zhǔn)原理”：在同一時刻以相同的精度測定量子的位置與動量是不可能的，只能精確測定兩者之一。它是量子力學(xué)的基本原理。

　　“單量子不可復(fù)制定理”：在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個量子是不可能的，因?yàn)橐獜?fù)制單個量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態(tài)。

　　根據(jù)這兩條定理，任何竊聽者的存在都會被發(fā)現(xiàn)，從而保證密碼本的絕對安全，也就保證了加密信息的絕對安全。

　　3、量子通信重要軌跡及國內(nèi)團(tuán)隊(duì)——中國處于世界領(lǐng)先水平

　　一、量子糾纏的發(fā)現(xiàn)：

　　1982年，法國物理學(xué)家艾倫.愛斯派克特(AlainAspect)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”的現(xiàn)象確實(shí)存在。意義：打破了當(dāng)時宇宙間物質(zhì)互相作用受時空限制的主流思想，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，宇宙在冥冥之中存在深層次的內(nèi)在聯(lián)系。

　　二、量子通信提出：

　　1993年，美國科學(xué)家C.H.Bennett提出了量子通信的概念：由量子態(tài)攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實(shí)現(xiàn)保密通信過程。

　　三、量子隱形傳送：

　　1993年，在貝內(nèi)特提出量子通信概念以后，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，即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。

　　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)上成功地將一個量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。

　　四、量子密碼通信：

　　2003年，韓國、中國、加拿大等國學(xué)者提出了誘騙態(tài)量子密碼理論方案，徹底解決了真實(shí)系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)條件下量子通信的安全速率隨距離增加而嚴(yán)重下降的問題。

　　五、長距離量子通信：

　　2006年夏,我國中國科學(xué)技術(shù)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)，打開了量子通信應(yīng)用大門。

　　2007年6月，一個由奧地利、英國、德國研究人員組成的小組在量子通信研究中通過創(chuàng)下了通信距離達(dá)144公里的最遠(yuǎn)紀(jì)錄。

　　2010年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和清華大學(xué)的研究人員完成了一項(xiàng)創(chuàng)舉，他們的自由空間量子通信實(shí)驗(yàn)將通信距離從先前的數(shù)百米記錄一步跨越到16公里。

　　2011年10月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、彭承志、陳宇翱等人，與中科院上海技術(shù)物理研究所王建宇、光電技術(shù)研究所黃永梅等組成聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，在青海湖首次成功實(shí)現(xiàn)了百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)。

　　2012年，中國科學(xué)家潘建偉等人在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)。

　　六、量子通信網(wǎng)：

　　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))。

　　2009年9月，潘建偉的科研團(tuán)隊(duì)正是在3節(jié)點(diǎn)鏈狀光量子電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建成了世界上首個全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，首次實(shí)現(xiàn)了實(shí)時語音量子保密通信。這一成果在同類產(chǎn)品中位居國際先進(jìn)水平，標(biāo)志著中國在城域量子網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化要求。

　　七、量子通信國內(nèi)團(tuán)隊(duì)：

　　中國量子通信技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位，與英國、瑞士、美國并駕齊驅(qū)。以潘建偉為代表的中國科大的科研團(tuán)隊(duì)是國內(nèi)量子通信的頂尖團(tuán)隊(duì)，掌握著量子通信的核心技術(shù)，其次是中科大的郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，清華大學(xué)姚期智團(tuán)隊(duì)、龍桂魯團(tuán)隊(duì)等也取得了優(yōu)秀的成果。