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(1) 什么是量子通信?

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式(现在的互联网使用的是光通信)。量子通信是近30年发展起来的新兴交叉学科,是量子力学、通信理论以及计算机科学相结合的产物。主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。

(2)量子通信的特点:

绝对安全:颠覆性的无条件安全性源自量子态本身的不可分割、不可测量、不可克隆的特性。信息传递过程中采用“一次一密”的加密方式,任何截获或测量量子密钥的操作,都会改变量子状态,从而确保了两地之间通信的绝对可靠。

超大 信道容量:其信息传输载体为光量子态,根据量子信息论原理,1个光量子在常温下可携带几十比特的信息,而现行的传统光通信系统,折合1个光量子在常温下仅能携带几十分之一比特信息。这使得量子通信容量比传统光通信提高了几个数量级。

超高通信速率:其传递速度取决于量子态的塌缩速度,而塌缩速度大大超过光速。因而,理论上量子信息的传递速度是超光速的。

(3)量子通信的军事应用:

在作战指挥系统中的应用:量子安全直接通信方式几乎可以不用借助经典信道进行数据传输,可以达到很高的安全性。在电子化指挥控制系统中,由于诸元及核安控信息、作战指挥信息等要求绝对保密,采用量子安全直接通信方式进行通信可以确保通信的绝对安全性

在深海作战方面的应用:岸基与深海之间的通信一直是世界性难题。当今,海上军事通信用的是无线电长波,不仅系统庞大、造价高、抗毁性差,还仅能实现海水下百米左右的很短距离通信。而量子波束,由于其隐形态传输与传播媒质无关,可以在深海下自由通信,这就为远洋深海军事安全通信开辟了一条崭新的途径。水下潜艇再也不需要浮出水面来通信,也避免了因发射无线电而暴露自身位置。

在核战争中的应用:由于量子束的纠缠特性极强,并且不会受到核辐射的影响,因此适合于核战争的环境。例如,当发生核战争时,被安置在岩石深处的指挥部若使用量子通信系统,其量子束发射机不会受到原子弹的破坏,其量子束接收机还能正常接收通信信息。这是由于量子通信信息的“传输”不是采用通常的通信方式,而是采用量子纠缠态的“感知”优越性能。

在精确导航中的应用:国外物理学家们正设想利用“量子纠缠”技术,建立一个原子钟全球网络,这将提高卫星导航系统的性能,检测出时间和空间上的微小变化,获取更精确的地面位置信息以及时间标准。连接在网络中的每台时钟都可以向中心卫星发送临时更新信息,报告它们的信息状态,随后网络将对其整体性能进行微调。

(4)中国在量子通信方面的进展:

全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士:量子通信“京沪干线”今年建成,属世界首例。它建成后将广泛用于金融、政务等领域信息的安全传输。潘院士是中国在量子通信研究领域的带头人。

全国政协委员、中科院院士潘建伟3日透露,全球首颗量子通信科学实验卫星有望在7月发射。如果该卫星成功运行,中国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,并结合地面已有的光纤量子通信网络,初步构建一个广域量子通信体系。在量子通信技术成熟之后,类似于“棱镜门”之类的窃听行为将很难重演。

中国科学技术大学教授、中国科学院院士郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在新型量子比特编码方面取得新进展。该实验室郭国平研究组及合作者首次在砷化镓半导体量子芯片中成功实现量子相干特性好、操控速度快、可控性强的电控新型编码量子比特。“量子芯片”是未来量子计算机的“大脑”。这为中国制造出世界领先的下一代计算机奠定了坚实的技术理论基础。

中国量子科学实验卫星将永久改变加密学。为中国打造坚不可摧的通信系统铺平道路。量子科学实验卫星不仅是科研项目,也意味着中国将成为全球量子通信技术的领头羊,为中国扩大国际影响力奠定基础,成为中国笑傲世界的一张名片。

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