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量子力学有哪些前景?
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量子力学是描写微观物质的一个物理学理论,与相对论一起被认为是现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关的学科都是以量子力学为基础所进行的.19世纪末,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显.量子力学是在20世纪初由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦 康普顿等一大批物理学家共同创立的.通过量子力学的发展人们对物质的结构以及其相互作用的见解被革命化地改变.通过量子力学许多现象才得以真正地被解释,新的、无法直觉想象出来的现象被预言,但是这些现象可以通过量子力学被精确地计算出来,而且后来也获得了非常精确的实验证明.除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写（量子场论）.2012年在欧洲核子研究中心发现了有关希格斯色子（上帝粒子 赋予其他粒子质量）存在的证据,这是量子力学最新的进展.
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量子通信的现状及发展前景
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（原标题：量子通信的现状及发展前景）
　　下月我国将发射世界首颗量子科学实验卫星，并在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。
量子通信的原理是什么，如何实现信息的传递和加密？
量子理论被认为是继牛顿经典力学后，人类科学的颠覆性发现。量子通信，即利用量子纠缠效应，来传递信息。什么是量子纠缠？通俗地说，就像心电感应。量子力学研究发现，宇宙中任何一个粒子都有“双胞胎”，二者即使隔开整个宇宙的距离，也仍然一直保持同步同时同样的变化。一对粒子同步同样变化的状态，就是量子纠缠态。处于量子纠缠的两个粒子，无论分离多远，它们之间都存在一种神秘的关联。
利用这一原理，人们可以制备出一对纠缠粒子，把它们放在不同的位置，当这边的粒子一动，对端的粒子立刻就接收到信息。这就是量子通信。
目前我们讨论的“量子通信”，主要包含两个应用方向：一是用量子技术取代目前技术（光缆）来传递信息；二是仍用目前技术传递信息，但信息加密的秘钥用量子原理来分配、传递秘钥。
量子通信的安全性如何？
量子保密技术被普遍认为是“理论上百分百不可破译截获”、“百分百安全”，主要基于两个原理：海森堡测不准原理和量子不可复制原理。量子密码通信传递的不是信息本身，而是传递密钥，甲发送确定状态的光子，乙采用收发器接收，而后甲乙互相对应光子状态，一旦发现光子状态改变，即可确认被窃听。
但最大的难题是：光子会丢失。光子发射一段距离后就会衰减，若没有中间站“在路上帮它调整状态”，它就无法完成穿越。
因此，量子通信要解决的两个基本问题就是：让光子保持量子纠缠状态的距离变得更长、让光子传输的速度更快。在同等技术条件下，中间基站（或称“节点”）的质量非常关键。
理论上，即使是量子计算机，也不可能破译量子秘钥，然而实际应用中，仍有许多因素可能导致秘钥泄露。尤其是中间基站，需要先接收，再发送，容易存在被截获的漏洞。
量子技术目前发展状况如何？
目前，欧洲主攻传输中的中转基站技术，美国主攻量子计算机的硬件，中国主攻长距离量子加密通信。总体而言，欧洲领先美国，而中国在实际应用方向走在前列。
今年7月，中国将发射首颗“量子科学实验卫星”，这颗卫星将推动实现无光纤的空中通信。该卫星搭载量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子试验控制与处理机等有效载荷，可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路。
量子卫星发射后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行，完成的科学实验任务包括：星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等。
量子通信作为未来通信安全的关键技术，必将会大规模商用，为信息社会的发展提供可靠的安全保障。　　张卫伟综合整理
本文来源：山西新闻网-山西日报
责任编辑：王晓易_NE0011
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分享至好友和朋友圈量子通信指利用量子纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。量子通信是近20 年发展起来的新兴交叉学科，是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信主要涉及量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近年来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。
一、量子纠缠与量子纠缠分发
量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成的系统中相互影响的现象，即两个粒子互相纠缠，即便相隔遥远的距离，一个粒子的行为仍会影响另一个的状态。当其中一个被操作（例如量子测量）而发生状态变化时，另一个也会即刻发生相应的状态变化。
利用量子纠缠效应进行量子通信，首先需要通信双方预先共享量子纠缠态，即量子纠缠分发。由于检测方式简单和各种其他的易操作性，光子对在偏振空间的纠缠态具有较好的应用前景。近年来, 这方面的实验研究十分活跃。欧洲科学家于2003 年完成了600 米距离的自由空间偏振纠缠分发。中国科学家于2006 年完成了13 千米距离的自由空间偏振纠缠分发。除了自由空间，纠缠光子对也已成功分发在光纤中。
二、量子态隐形传输
量子态隐形传输指利用量子纠缠技术，借助卫星网络、光纤网络等经典信道，传输量子态携带的量子信息。通俗来讲就是：将甲地的某一粒子的未知量子态，在乙地的另一粒子上还原出来。需要注意的是，量子态隐形传输并不能传输任何物质或能量，科幻小说中“隔空传物”的设想并不能通过这一方式来实现。
1997 年，欧洲科学家在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004 年，该小组利用多瑙河底的光纤信道，成功地将量子态隐形传输距离提高到600 米。但由于光纤信道中的损耗和环境的干扰，量子态隐形传输的距离难以大幅度提高。2012 年, 中国科学家在青海湖地区实现了百千米量级的量子态隐形传输和量子密钥分发，这一成果将对远距离量子通信的实现产生深远影响。
三、量子密码通信
目前，量子通信领域最接近实际应用的是量子密码通信技术。传统的点对点保密通信最直接的办法是让通信双方先共享一串密码，然后以此密码通过一次一密的加密方式对通信内容进行加密和解密。然而，现有的经典协议不能确保通信双方共享密码的安全性。例如，不存在可证实的绝对安全的秘密信道，因为窃听者理论上总可以找到获取信息而又不留痕迹的方法，而合法用户无从知晓通过秘密信道发送的密钥有没有被窃听。
单个光量子不可分割和量子不可克隆等奇特性质，为我们提供了一种新型的安全通信方式。其基本原理是：发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单个光量子既不可复制也不可分割，且具有“一触即溃”的特性，因此即便窃听者能够截取单光子并测量其状态，这一测量也会对光子的状态产生扰动，从而使窃听者被发现。
2006 年，中国、美国和欧洲科学家分别实现了安全距离超过100 千米的量子密钥分发实验。这三个实验同时发表在国际著名物理学期刊《物理评论快报》上，真正打开了量子通信技术应用的大门。至此，量子通信开始从实验室演示走向实用化和产业化。
四、量子通信逐步接近实际应用
经过20 多年的发展，量子通信技术目前正在朝着高速率、远距离、网络化的方向快速发展。由于量子通信是事关国家信息安全和国防安全的战略性领域，因此成为世界主要发达国家优先发展的信息科技和产业高地。
欧盟于2008 年发布了《量子信息处理与通信战略报告》，提出了欧洲量子通信的分阶段发展目标，包括实现地面量子通信网络、星地量子通信、空地一体的千千米级量子通信网络等。2008 年9 月，欧盟发布了关于量子密码的商业白皮书，启动量子通信技术标准化研究，并联合来自12 个欧盟国家的41 个伙伴小组启动了“基于量子密码的安全通信（SECOQC）工程”。在美国，美国国防部支持的“高级研究与发展活动（ARDA）计划” 到2014 年将量子通信应用拓展到卫星通信、城域以及远距离光纤网络。美国国防部高级研究计划局（DARPA）和洛斯阿拉莫斯国家实验室于2009 年分别建成了两个多节点量子通信互联网络，并与空军合作进行了基于飞机平台的自由空间量子通信研究。
中国政府也高度重视量子通信技术的发展。习近平总书记2013 年在中国科学院考察工作时指出：“量子通信已经开始走向实用化，这将从根本上解决通信安全问题，同时将形成新兴通信产业。”2013 年，千千米光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”正式由国家发改委批复立项，将于2016 年前后建成联接北京、上海的千千米级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络。中国科学院战略性先导科技专项 “量子科学实验卫星”攻关实验已完成，将于2016 年前后发射，在国际上率先实现高速的星地量子通信网络，可对实现空间尺度量子力学非定域性、广义相对论、量子引力等基本量子力学理论的实验进行检验。
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［2］ 徐兵杰，刘文林，毛钧庆，等．量子通信技术发展现状及面临的问题研究［J］．通信技术，2014（5）.
［3］ 许华醒．量子通信网络发展概述［J］．中国电子科学研究院学报， 2014（3）.
［4］ 冯江源，冯骥．量子通信，离我们还有多远［N］．人民日报，.
［5］ 杨伯君．量子通信基础［M］．北京：北京邮电大学出版社，2007.}