量子通信是利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式,，基于量子力學(xué)中的不確定性,、測(cè)量坍縮和不可克隆三大原理提供了無(wú)法被竊聽(tīng)和計(jì)算破解的絕對(duì)安全性保證，主要分為量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分發(fā)兩種,。 量子隱形傳態(tài)基于量子糾纏對(duì)分發(fā)與貝爾態(tài)聯(lián)合測(cè)量,，實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的信息傳輸,，其中量子態(tài)信息的測(cè)量和確定仍需要現(xiàn)有通信技術(shù)的輔助。量子隱形傳態(tài)中的糾纏對(duì)制備,、分發(fā)和測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)有待突破,，處于理論研究和實(shí)驗(yàn)探索階段，距離實(shí)用化尚有較大差距,。
量子密鑰分發(fā),，也稱量子密碼，借助量子疊加態(tài)的傳輸測(cè)量實(shí)現(xiàn)通信雙方安全的量子密鑰共享,，再通過(guò)一次一密的對(duì)稱加密體制,，即通信雙方均使用與明文等長(zhǎng)的密碼進(jìn)行逐比特加解密操作，實(shí)現(xiàn)無(wú)條件絕對(duì)安全的保密通信。 以量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)的量子保密通信成為未來(lái)保障網(wǎng)絡(luò)信息安全的一種非常有潛力的技術(shù)手段,，是量子通信領(lǐng)域理論和應(yīng)用研究的熱點(diǎn),。 2022年4月13日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子直接通信新系統(tǒng),，成功實(shí)現(xiàn)100公里的量子直接通信,。
9月9日，北京商報(bào)記者在“兩區(qū)”建設(shè)兩周年工作新聞發(fā)布會(huì)上獲悉,，兩年來(lái),，海淀區(qū)全力推進(jìn)“兩區(qū)”建設(shè)，取得了積極進(jìn)展,。通過(guò)圍繞數(shù)字經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)區(qū),、全球創(chuàng)業(yè)投資中心以及科技體制改革先行示范區(qū)建設(shè)，即“兩區(qū)一中心”建設(shè),，海淀區(qū)已落地世界最長(zhǎng)量子直接通信距離,、全球最大智能模型“悟道2.0”、全球首款96核區(qū)塊鏈專(zhuān)用加速芯片,、國(guó)際首臺(tái)量子直接通信原理樣機(jī)等一批重大創(chuàng)新成果,。
何為量子直接通信?在北京量子信息科學(xué)研究院，北京量子信息科學(xué)研究院副院長(zhǎng),、清華大學(xué)物理系教授龍桂魯向北京商報(bào)記者介紹說(shuō),，量子直接通訊是直接傳輸信息的量子保密通信，能阻止竊聽(tīng),，無(wú)需加密,，是可靠和安全的通信。
“得益于研發(fā)機(jī)構(gòu)新的靈活機(jī)制和北京市的經(jīng)費(fèi)支持,，可以靈活地按需分配經(jīng)費(fèi),，我們現(xiàn)在的工程研發(fā)力量非常強(qiáng)，并且匯聚了來(lái)自多個(gè)大學(xué)不同研究團(tuán)隊(duì)的優(yōu)秀人才,，對(duì)比其他大學(xué)和研究所,，具有很強(qiáng)的工程實(shí)現(xiàn)能力,?！饼埞痿斦f(shuō)。
為鐵路行業(yè)制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中國(guó)鐵道科學(xué)研究院已經(jīng)與汪超接洽,，計(jì)劃將量子通信引入高鐵,。幾天前，兩家中國(guó)信息技術(shù)公司被曝光向境外出售高鐵數(shù)據(jù),，這將可能導(dǎo)致中國(guó)鐵路通信泄露,，并威脅到數(shù)百萬(wàn)乘客的安全。這是世界上最大的高鐵網(wǎng)絡(luò)。
汪超表示,，鐵道科學(xué)研究院想知道基于量子的密碼學(xué)(使用物理定律防止竊聽(tīng)的技術(shù))是否可以為上述涉及的大量基礎(chǔ)設(shè)施提供得以負(fù)擔(dān)的信息保護(hù),。“傳統(tǒng)的鐵路通信系統(tǒng)存在安全漏洞,。理論上,，量子安全解決方案通過(guò)牢不可破的設(shè)備和受信任的中繼器提供改進(jìn)的保護(hù)，隨著該領(lǐng)域的私營(yíng)公司致力于提供更便宜,、更小的設(shè)備,，行業(yè)客戶已經(jīng)能夠負(fù)擔(dān)得起這項(xiàng)技術(shù)?！?/p>
量子通信通常被認(rèn)為是未來(lái)的技術(shù),，也是一個(gè)依賴政府補(bǔ)貼的行業(yè)。但由于技術(shù)突破,、成本降低和需求增加,，它最近在中國(guó)成為一項(xiàng)蓬勃發(fā)展、有利可圖的業(yè)務(wù),，正在將更多的物理學(xué)家轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)家,。
循態(tài)量子于2017年由汪超的導(dǎo)師曾貴華教授創(chuàng)立，汪超當(dāng)時(shí)在上海交通大學(xué)攻讀物理學(xué)博士學(xué)位,，隨后加入了這家初創(chuàng)公司,。因?yàn)樗嘈帕孔蛹用苁且环N經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)，“正準(zhǔn)備走出實(shí)驗(yàn)室”;量子設(shè)備不再笨重且能夠穩(wěn)定性能,、能夠集成到傳統(tǒng)的通信基礎(chǔ)設(shè)施中,。汪超表示，包括中國(guó)最大的電信服務(wù)提供商,、電網(wǎng)公司和地鐵運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的主要工業(yè)用戶去年都開(kāi)始對(duì)循態(tài)量子產(chǎn)品表示興趣,。這是一個(gè)重大變化：因?yàn)槎嗄陙?lái)，像循態(tài)量子這樣的公司主要為政府提供服務(wù),。
量子通信技術(shù)商業(yè)化的最早嘗試是在2009年5月,，當(dāng)時(shí)中國(guó)最著名的量子科學(xué)家潘建偉教授和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的幾位同事成立了一家公司——科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司(國(guó)盾量子)，現(xiàn)在已經(jīng)是一家上市公司,，市值超過(guò)80億元人民幣,。
國(guó)盾量子誕生僅兩個(gè)月后，中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的郭光燦教授就在安徽省蕪湖市創(chuàng)辦了另一家公司——安徽問(wèn)天量子科技股份有限公司(問(wèn)天量子),。
當(dāng)時(shí)很少有人聽(tīng)說(shuō)過(guò)量子通信技術(shù),。這些設(shè)備大多是為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)而制造的小工具，幾乎沒(méi)有人預(yù)料到這些合資企業(yè)會(huì)盈利：由于中國(guó)政府發(fā)起的一些大型項(xiàng)目,，初創(chuàng)企業(yè)得以幸免于難,。
其中包括一個(gè)耗資5.6億元人民幣的項(xiàng)目,，用于在北京和上海之間建設(shè)一條量子通信線路——“京滬干線”，該項(xiàng)目于2013年得到了中央政府的支持,。它為國(guó)盾量子和其他初創(chuàng)企業(yè)開(kāi)發(fā)的許多量子器件的應(yīng)用提供了試驗(yàn)場(chǎng),，這些公司用它來(lái)微調(diào)旗下產(chǎn)品并培養(yǎng)人才。
量子力學(xué)這個(gè)名字如今已經(jīng)是婦孺皆知了,。但是很多人可能并不知道量子力學(xué)是什么?
我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到量子糾纏,，電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)引起的測(cè)量坍縮，甚至將這種坍縮引申到意識(shí)層面,，試圖用量子力學(xué)詮釋唯心主義,。
事實(shí)上，這是對(duì)量子力學(xué)的誤讀造成的,。我們都知道,，我們的宇宙分為宏觀世界和微觀世界。宏觀世界十分容易理解,，就是我們?nèi)粘Ｋ幍牡厍虮砻?，太?yáng)系，銀河系以及大尺度宇宙結(jié)構(gòu),。
而微觀世界就是人類(lèi)肉眼甚至是普通顯微鏡都無(wú)法看到的世界,。在量子力學(xué)中，微觀世界指的是比原子更小的物質(zhì)尺度的世界,。
當(dāng)科學(xué)家第一次用探測(cè)器觀察到微觀世界時(shí),，對(duì)這里的規(guī)律還全然不知，所以肯定會(huì)用早已成熟的牛頓力學(xué)套用到微觀世界里,。比如會(huì)認(rèn)為電子繞原子核運(yùn)動(dòng)一定遵守牛頓三大定律,，所以電子一定是圓周運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)我們對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)觀察得更為深入時(shí),，卻發(fā)現(xiàn)這里的一切都表現(xiàn)得十分陌生,，甚至完全不遵守牛頓力學(xué)的法則。于是我們只能重新發(fā)明一套量化工具描述電子的運(yùn)動(dòng),。這種新發(fā)明的物理工具就是量子力學(xué),。量子力學(xué)最神奇的一個(gè)現(xiàn)象就是量子糾纏。
在微觀世界,，一旦多個(gè)粒子的量子狀態(tài)相互纏繞,，即便將它們分離多么遙遠(yuǎn)，它們依舊可以相互影響,。
在理論上,，這種影響的速度不僅遠(yuǎn)超光速，甚至都沒(méi)有速度的概念,。雖然在理論上,，我們知道量子糾纏是沒(méi)有速度概念的，無(wú)論多么遙遠(yuǎn)都是同時(shí)作用的,。測(cè)量其中一個(gè)粒子,，哪怕另一個(gè)粒子在100億光年外的其他星系上，它們都會(huì)同時(shí)感應(yīng)到,。理論歸理論,，實(shí)驗(yàn)還是要做的，起碼要用實(shí)驗(yàn)證明量子糾纏的速度到底有多快,。潘建偉教授曾經(jīng)在青海就搭建了一個(gè)測(cè)量粒子糾纏速度的實(shí)驗(yàn),。
由于實(shí)驗(yàn)的規(guī)模限制，最后只能測(cè)量出量子糾纏的速度是光速的1萬(wàn)倍,。但這并不是說(shuō)明量子糾纏只有光速的1萬(wàn)倍,，而是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件的限制，只能做到這個(gè)量級(jí),。如果以后實(shí)驗(yàn)條件允許,，我們可以做量子糾纏超光速1億倍，1兆倍的實(shí)驗(yàn),。
可能這時(shí)候就有人疑惑了,。相對(duì)論不是認(rèn)為光速是宇宙中最快的速度，為什么量子糾纏可以輕易超過(guò)光速,，這豈不是違背相對(duì)論了?其實(shí),，量子糾纏的超光速和相對(duì)論的光速并不是同一概念。
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