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1、浅析量子通信技术 【摘要】量子通信作为既簇新又古老的话题，它具有严格的信息传输特性，目前已经取得突破性进展，被通信领域和官方机构广泛关注。本文结合量子，对量子通信技术以及发展进行了简洁的探讨。 【关键词】量子;通信;技术;发展 对量子信息进行探讨是将量子力学作为探讨基础，依据量子并行、纠缠以及不行克隆特性，探究量子编码、计算、传输的可能性，以新途径、思路、概念打破原有的芯片极限。从本质来说：量子信息是在量子物理观念上引发的效应。它的优势完全来源于量子并行，量子纠缠中的相干叠加为量子通讯供应了依据，量子密码更多的取决于波包塌缩。理论上，量子通信能够实现通信过程，最初是通过光纤实现的，由于光纤会受
2、到自身与地理条件限制，不能实现远距离通信，所以不利于全球化。到11013年，隐形传输方式被提出，通过创建脱离实物的量子通信，用量子态进行信息传输，这就是原则上不能破译的技术。但是，我们应当看到，受环境噪声影响，量子纠缠会随着传输距离的拉长效果变差。 一、量子通信技术 量子通信定义 到目前为止，量子通信依旧没有精确的定义。从物力角度来看，它可以被理解为物力权限下，通过量子效应进行性能较高的通信;从信息学来看，量子通信是在量子力学原理以及量子隐形传输中的特有属性，或者利用量子测量完成信息传输的过程。 从量子基本理论来看，量子态是质子、中子、原子等粒子的详细状态，可以代表粒子旋转、能量、磁场和物理特
3、性，它包含量子测不准原理和量子纠缠，同时也是现代物理学的重点。量子纠缠是来源一样的一对微观粒子在量子力学中的纠缠关系，同时这也是通过量子进行密码传递的基础。Heisenberg测不准原理作为力学基本原理，是同一时刻用相同精度对量子动量以及位置的测量，但是只能精确测定其中的一样结果。 量子通信原理 量子通信素来具有速度快、容量大、保密性好等特征，它的过程就是量子力学原理的呈现。从最典型的通信系统来说详细包含：量子态、量子测量容器与通道，拥有量子效应的有：原子、电子、光子等，它们都可以作为量子通信的信号。在这过程中，由于光信号拥有肯定的传输性，所以常说的量子通信都是量子光通信。分发单光子作为实施量
4、子通信空间的依据，利用空间技术能够实现空间量子的全球化通信，并且克服空间链路造成的距离局限。 利用纠缠量子中的隐形量子传输技术作为将来量子通信的核心，它的工作原理是：利用量子力学，由两个光子构成纠缠光子，不管它们在宇宙中距离多远，都不能分割状态。假如只是单独测量一个光子状况，可能会得到完全随机的测量结果;假如利用海森堡的测不准原理进行测量，只要测量一个光子状态，纵使它已经发生改变，另一个光子也会出现类似的改变，也就是塌缩。依据这一探讨成果，Alice利用随机比特，随机转换已有的量子传输状态，在多次传输中，接受者利用量子信道接收;在对每个光子进行测量时，同时也随机变更了自己的基，一旦两人的基一样
5、，一对互补随机数也就产生。假如此时窃听者窃听，就会破坏纠缠光子对，Alice与Bob也就发觉，所以运用这种方式进行通信是平安的。 量子密码技术 从Heisenberg测不准原理我们可以知道，窃听不行能得到有效信息，与此同时，窃听量子信号也将会留下痕迹，让通信方察觉。密码技术通过这一原理判别是否存在有人窃取密码信息，保障密码平安。而密钥安排的基本原理则来源于偏振，在随意时刻，光子的偏振方向都拥有肯定的随机性，所以须要在纠缠光子间分设偏振片。假如光子偏振片与偏振方向夹角较小时，通过滤光器偏振的几率很大，反之偏小。尤其是夹角为90度时，概率为0;夹角为45度时，概率是0.5，夹角是0度时，概率就是1
6、;然后利用公开渠道告知对方旋转方式，将检测到的光子标记为1，没有检测到的填写0，而双方都能记录的二进制数列就是密码。对于半路监听的状况，在设置偏振片的同时，偏振方向的变更，这样就会让接受者与发送者数列出现差距。 量子通信的平安性 从典型的数字通信来说：对信息逐比特，并且完全加密爱护，这才是实质上的平安通信。但是它不能完全保障信息平安，在长度有限的密文理论中，经不住穷举法影响。同时，伪随机码的周期性，在重复运用密钥时，理论上能够被解码，只是周期越长，解码破译难度就会越大。假如将长度有限的随机码视为密钥，长期运用虽然也会具有周期特征，但是不能确保平安性。 从传统的通信保密系统来看，运用的是线路加密
7、与终端加密整合的方式对其爱护。电话保密网，是在话音终端上利用信息通信进行加密爱护，而工作密钥则是伪随机码。 二、量子通信应用与发展 和传统通信相比，量子通信具有许多优势，它具有良好的抗干扰实力，并且不须要传统信道，量子密码平安性很高，一般不能被破译，线路时延接近0，所以具有很快的传输速度。目前，量子通信已经引起许多军方和国家政府的关注。因为它能建立起无法破译的系统，所以始终是日本、欧盟、美国科研机构发展与探讨的内容。 在城域通信分发与生成系统中，通过互联量子路由器，不仅能为随意量子密码机构成量子密码，还能为成对通信保密机利用，它既能用于逐比特加密，也能非实时应用。在严格的专网平安通信中，通过以
8、量子分发系统和密钥为支撑，在城域范畴，任何两个用户都能实现逐比特密钥量子加密通信，最终形成平安性有保障的通信系统。在广域高的通信网络中，受传输信道中的长度限制，它不行能干脆创建出广域的通信网络。假如分段利用量子密钥进行实时加密，就能形成平安级别较高的广域通信。它的缺点是，不能全程端与端的加密，加密节点信息须要落地，所以存在平安隐患。目前，随着空间光信道量子通信的成熟，在天基平台建立好后，就能实施范围覆盖，从而拓展量子信道传输。在这过程中，一旦量子中继与存储取得突破，就能进一步拉长量子信道的输送距离，并且运用到更宽的领域。例如：在対潜平安系统中，深海潜艇与岸基指挥始终是公认的世界难题，只有运用甚
9、长波进行系统通信，才能实现几一百零一米水下通信，假如只是运用传统的加密方式，很难保障平安性，而利用量子隐形和存储将成为开拓潜通的新途径。 三、结束语 量子技术的应用与发展，作为现代科学与物理学的进步标记之一，它对人类发展以及科学建设都具有重要作用。因此，在实际工作中，必需充分利用通信技术，整合国内外发展阅历，从各方面推动量子通信技术发展。 参考文献 1徐启建，金鑫，徐晓帆等.量子通信技术发呈现状及应用前景分析J.中国电子科学探讨院学报，2022，4：491-4101. 2徐兵杰，刘文林，毛钧庆等.量子通信技术发呈现状及面临的问题探讨J.通信技术，2022：463-468. 3刘阳，缪蔚，殷浩等.通信保密技术的革命量子保密通信技术综述J.中国电子科学探讨院学报，2022， 7：459-465. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页