量子通信，到底是什么工作原理？

今天，小編要和大家聊的是“量子通信”。

“量子通信”這個(gè)專(zhuān)題，解析難度真心有點(diǎn)大。。。

因?yàn)樗婕暗搅孔诱摗?a target="_blank">信息論這樣的燒腦理論，還關(guān)聯(lián)了密碼學(xué)、編碼學(xué)等一堆看著都要繞著走的復(fù)雜學(xué)科。

很多概念，光是看名字，都讓人瑟瑟發(fā)抖——

可是，量子通信這幾年發(fā)展非常迅速，頻頻在各大媒體中亮相，吸引了廣泛的關(guān)注。

關(guān)注之余，大家對(duì)它充滿了好奇和疑問(wèn)，渴望對(duì)它有更深入的了解。

所以，盡管難度很大，我還是決定努力給大家做一個(gè)關(guān)于量子通信的專(zhuān)題介紹，幫助大家建立對(duì)它的基本認(rèn)知。

好了，廢話說(shuō)了辣么多，我們開(kāi)始吧。

Part.1 什么是量子？

讓我們把穿越時(shí)空，回到十九世紀(jì)末。

那個(gè)時(shí)代，是經(jīng)典物理學(xué)的巔峰時(shí)代。以牛頓大神為代表的科學(xué)家們，在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)方面取得了突飛猛進(jìn)的成就。

在世人看來(lái)，整個(gè)科學(xué)體系似乎已經(jīng)搭建完成，無(wú)懈可擊。

但是，隨著時(shí)間的進(jìn)一步推移，科技發(fā)展又進(jìn)入了新的階段。大量高精尖實(shí)驗(yàn)儀器的問(wèn)世，幫助人們逐漸打開(kāi)了微觀世界的大門(mén)。

科學(xué)家們的研究對(duì)象，從低速物體逐漸變成了高速物體，再到音速、超音速、光速；從大型物體到小型物體，再到微觀物體。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果都無(wú)法用經(jīng)典物理學(xué)解釋?zhuān)踔梁蛡鹘y(tǒng)的理論認(rèn)知背道而馳。

最為代表的，是「邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)」和「黑體輻射」。

這兩個(gè)概念非常復(fù)雜，限于篇幅，我就不詳細(xì)解釋了。我們只需要知道，「邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)」后來(lái)催生了大名鼎鼎的“相對(duì)論”。而「黑體輻射」呢，催生了我們今天的主角——“量子論”。

1900年10月19日，為了解決黑體輻射的紫外災(zāi)難，普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)上報(bào)告了關(guān)于黑體輻射的研究結(jié)果，成為量子論誕生和新物理學(xué)革命宣告開(kāi)始的偉大時(shí)刻。

在同年的12月14日（歷史上也把這天認(rèn)為是量子物理的誕生日），他發(fā)表了《關(guān)于正常光譜的能量分布定律》論文，得到一個(gè)重要結(jié)論：能量是由確定數(shù)目的、彼此相等的、有限的能量包構(gòu)成。

一個(gè)物理量存在最小的不可分割的基本單位，則這個(gè)物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。

“量子化”，指其物理量的數(shù)值是離散的，而不是連續(xù)地任意取值。

例如，光是由光子組成的，光子就是光量子，就是一種量子。

而光子，就不存在半個(gè)光子、三分之一個(gè)、0.18個(gè)光子這樣的說(shuō)法。

是不是有點(diǎn)暈？別急，我們總結(jié)一下：

量子一詞來(lái)自拉丁語(yǔ)quantum，意為“有多少”。

量子不是具體的實(shí)體粒子。

量子是能表現(xiàn)出某物理量特性的最小單元。

量子是能量動(dòng)量等物理量的最小單位。

量子是不可分割的。

不知道有沒(méi)有明白一些？我相信不少童鞋就已經(jīng)落荒而逃了。

沒(méi)明白也不用氣餒，非物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的童鞋，確實(shí)很難理解量子這個(gè)概念。敢于承認(rèn)自己不懂，也是很了不起的。

不管怎么樣，大家就先記住一點(diǎn)——光子就是一種量子。后面我們會(huì)用到這句話。

Part.2 量子知識(shí)體系的分類(lèi)

首先，我們先看一下量子信息的學(xué)科分類(lèi)。

量子信息結(jié)合了量子力學(xué)和信息科學(xué)的知識(shí)，屬于兩者的交叉學(xué)科。

而量子信息又分為了量子計(jì)算和量子通信。大家經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)的量子計(jì)算機(jī)，就屬于量子計(jì)算，和我們今天介紹的量子通信有很大的區(qū)別。

量子通信，分為“量子密鑰分發(fā)”和“量子隱形傳態(tài)”。它們的性質(zhì)和原理是完全不同的。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，“量子密鑰分發(fā)”只是利用量子的不可克隆性，對(duì)信息進(jìn)行加密，屬于解決密鑰問(wèn)題。而“量子隱形傳態(tài)”是利用量子的糾纏態(tài)，來(lái)傳輸量子比特。

接下來(lái)，我們分別介紹一下它們。

Part.3 量子密鑰分發(fā)

▋ 3.1 密鑰的重要性

首先，我們先來(lái)看看一次正常的傳統(tǒng)加密通信是怎么實(shí)現(xiàn)的：

步驟1：A先寫(xiě)好明文。

步驟2：A通過(guò)加密算法和密鑰，對(duì)明文進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編制成密文。

步驟3：密文被傳遞給B。

步驟4：B通過(guò)解密算法（加密算法的逆運(yùn)算）和密鑰，進(jìn)行相應(yīng)的“逆運(yùn)算”，把密文翻譯還原成明文。

步驟5：B閱讀明文。

這種加密通信的關(guān)鍵要素，大家都看出來(lái)了，就是密鑰。

對(duì)于第三方來(lái)說(shuō)，獲得密文非常容易——如果你用無(wú)線電傳輸密文，無(wú)線電是開(kāi)放的，對(duì)方很容易截獲。如果你用有線介質(zhì)，通訊距離幾千公里，也很難保證每一處的安全。

以我們現(xiàn)在使用最多的光纖為例，它就很容易被竊取信息：

光纖彎曲竊聽(tīng)示意圖

（通過(guò)彎曲光纖，外泄部分光信號(hào)，進(jìn)行竊聽(tīng)）

所以，傳遞的信息，必須經(jīng)過(guò)加密，才能保證安全。而加密使用的密鑰，非常關(guān)鍵。

當(dāng)年二戰(zhàn)，就是因?yàn)槊儡娖平饬巳哲姷拿荑€，結(jié)果將山本五十六的座機(jī)擊落。英軍也是因?yàn)榻柚鷪D靈的幫助，破解了德軍的密鑰，最終獲得戰(zhàn)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

關(guān)于密鑰，最初人們使用的是密碼本，后來(lái)是密碼機(jī)，再后來(lái)就是RSA等加密算法。

加密算法出現(xiàn)時(shí)，因?yàn)槿撕蜋C(jī)器的算力有限，所以破解一個(gè)算法很慢，難度很大，時(shí)間很長(zhǎng)。

現(xiàn)在，有了計(jì)算機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)，算力越來(lái)越強(qiáng)大，破解算法的速度也越來(lái)越快——

RSA512算法在1999年就被破解；RSA768在2009年被破解；MD5和SHA-1兩大密算也已告破……

在這種情況下，沒(méi)有任何密鑰是絕對(duì)安全的。再?gòu)?fù)雜的算法，破解起來(lái)只是時(shí)間和資源的問(wèn)題。

那么，究竟怎么樣才能實(shí)現(xiàn)真正的絕對(duì)安全？

信息論創(chuàng)始人，通信科學(xué)的鼻祖，偉大的克勞德·香農(nóng)先生，總結(jié)提出了“無(wú)條件安全”的條件：

密鑰真隨機(jī)且“只使用一次”

與明文等長(zhǎng)且按位進(jìn)行二進(jìn)制異或操作

這樣的方法，理論上是不可破譯的，香農(nóng)對(duì)它進(jìn)行了嚴(yán)格的理論證明。

但它也有缺點(diǎn)，就是需要大量的密鑰，而密鑰的更新和分配存在漏洞（存在被竊聽(tīng)的可能性）！

所以，不解決密鑰分發(fā)的問(wèn)題，就不可能實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全。這也導(dǎo)致了在香農(nóng)發(fā)布了這一成果之后，根本沒(méi)有人能夠使用這種方式。

而量子密鑰分發(fā)，就是為了解決這個(gè)問(wèn)題！

▋ 3.2 量子密鑰分發(fā)的工作原理

注意，前方高能預(yù)警！請(qǐng)務(wù)必跟上小編的思路！

1984年，IBM公司的研究人員Bennett和蒙特利爾大學(xué)的學(xué)者Brassard在印度召開(kāi)的一個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上提交了一篇論文《量子密碼學(xué)：公鑰分發(fā)和拋幣》（Quantum cryptography:Public key distribution and coin tossing）。

他們提出了BB84協(xié)議。該協(xié)議把密碼以密鑰的形式分配給信息的收發(fā)雙方，因此也稱作“量子密鑰分發(fā)”。

具體的原理如下：

因?yàn)楣庾佑袃蓚€(gè)偏振方向，而且相互垂直。

所以，單光子源每次生成的單個(gè)光子，可以是這樣：

我們可以簡(jiǎn)單選取“水平垂直”或“對(duì)角”的測(cè)量方式（我們稱之為測(cè)量基），對(duì)單光子源產(chǎn)生的單光子進(jìn)行測(cè)量。

當(dāng)測(cè)量基和光子偏振方向一致，就可以得出結(jié)果（要么是1，要么是0）；

當(dāng)測(cè)量基和光子偏振方向偏45°，就不能得出準(zhǔn)確的結(jié)果。

光子就會(huì)變化，偏振方向改變45°，那么就是1或0的概率各50%。

所以，兩種測(cè)量基，對(duì)不同偏振方向光子的測(cè)量結(jié)果歸納如下：

好了，原理就是這樣。

生成一組二進(jìn)制密鑰的過(guò)程如下：

（注意！下面所說(shuō)的過(guò)程，都是為了生成密鑰，不是在發(fā)送信息報(bào)文本身?。?/p>

發(fā)送方（我們先稱為A），首先隨機(jī)生成一組二進(jìn)制比特（所謂的經(jīng)典比特，0或1這種）。

例如：

A對(duì)每1個(gè)比特，隨機(jī)選擇測(cè)量基。

例如：

所以，發(fā)送的偏振光子分別是（見(jiàn)下圖中虛框）：

接收方（我們先稱為B），收到這些光子之后，隨機(jī)選擇測(cè)量基進(jìn)行測(cè)量：

例如依次選擇以下測(cè)量基：

那么，測(cè)量結(jié)果如下（見(jiàn)虛線框內(nèi)）：

A和B通過(guò)傳統(tǒng)方式（例如電話或QQ，不在乎被竊聽(tīng)），對(duì)比雙方的測(cè)量基。測(cè)量基相同的，該數(shù)據(jù)保留。測(cè)量基不同的，該數(shù)據(jù)拋棄。

保留下來(lái)的數(shù)據(jù)，就是最終的密鑰。（下圖中，1001就是密鑰）

如果，存在一個(gè)竊取者（我們稱為C）。

如果C只竊聽(tīng)A和B對(duì)比測(cè)量基，那C會(huì)得到這樣的信息：

不同不同相同相同不同不同相同相同

這個(gè)對(duì)他來(lái)說(shuō)，沒(méi)有任何意義。

C只能去測(cè)量A到B的光子。

注意！因?yàn)榱孔拥牟豢煽寺⌒裕珻沒(méi)有辦法復(fù)制光子。

C只能去搶在B之前進(jìn)行測(cè)量（劫聽(tīng)）。

如果C測(cè)量，他也要隨機(jī)選擇自己的測(cè)量基。

那么，問(wèn)題來(lái)了，如果C去測(cè)量剛才那一組光子，他有一半的概率和A選擇一樣的測(cè)量基（光子偏振方向無(wú)影響），還有一半的概率，會(huì)導(dǎo)致光子改變偏振方向（偏45°）。

如果光子的偏振方向改變，那么B的測(cè)量準(zhǔn)確率肯定受影響：

沒(méi)有C的情況下，A和B之間采用相同測(cè)量基的概率是50%。

所以，A和B之間拿出一小部分測(cè)量結(jié)果出來(lái)對(duì)比，有50%相同。

有C的情況下，A和C之間采用相同測(cè)量基的概率是50%。B和C之間采用相同測(cè)量基的概率是50%。

所以，A和B之間拿出一小部分測(cè)量結(jié)果出來(lái)對(duì)比，有25%相同。

由此，可以判定一定有人在竊聽(tīng)。通信停止，當(dāng)前信息作廢。

對(duì)于單個(gè)比特來(lái)說(shuō)，C有25%的概率不被發(fā)現(xiàn)，但是現(xiàn)實(shí)情況絕對(duì)不止1個(gè)比特，肯定是N個(gè)數(shù)量級(jí)的比特，所以，C不被發(fā)現(xiàn)的概率就是25%的N次方。

稍微懂點(diǎn)數(shù)學(xué)，就知道這個(gè)數(shù)值的恐怖：

25%的10次方：9.5367431640625e-7

25%的20次方：9.094947017729282379150390625e-13

……

也就是C不被發(fā)展的概率極低極低。

能理解了嗎？希望你跟上了思路，如果邏輯思維能力OK，這個(gè)過(guò)程應(yīng)該是不難理解的。

總而言之，量子密鑰分發(fā)（其實(shí)叫量子密鑰協(xié)商，更為準(zhǔn)確），使通訊雙方可以生成一串絕對(duì)保密的量子密鑰，用該密鑰給任何二進(jìn)制信息加密，都會(huì)使加密后的二進(jìn)制信息無(wú)法被解密，因此從根本上保證了傳輸信息過(guò)程的安全性。

▋ 量子密鑰分發(fā)的爭(zhēng)議

其實(shí)，如果稍加思考，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種密鑰分發(fā)方式存在一個(gè)問(wèn)題，那就是——

這個(gè)方式只能發(fā)現(xiàn)竊聽(tīng)者，不能保證通信的穩(wěn)定性！

你想，如果竊聽(tīng)者不停地竊聽(tīng)，怎么辦？A和B雖然可以隨時(shí)察覺(jué)被竊聽(tīng)，但是他們所能做的，就是停止通信啊。如果通信停止了，那通信的目的就達(dá)不到了啊。

所以，業(yè)內(nèi)對(duì)量子通信的爭(zhēng)議，很大一部分就在于此：

“如果竊聽(tīng)者消失了，那么任何密碼技術(shù)都是多余的?！?/p>

反對(duì)者的邏輯是：

如果烏龜躲在烏龜殼里面，它一伸出頭，鳥(niǎo)就啄它，那么它只能縮回去，它再伸，鳥(niǎo)再啄，它就永遠(yuǎn)沒(méi)機(jī)會(huì)吃東西，只能餓死。

支持者的邏輯是：

通信的保密性要大于消息的穩(wěn)定性。如果確認(rèn)不安全，那寧可不傳。

如果我和你說(shuō)話，我發(fā)現(xiàn)有人偷聽(tīng)，那我就不說(shuō)。但是，正常情況下，我們不可能坐以待斃，我們肯定會(huì)派人去抓出竊聽(tīng)者（量子通信里，根據(jù)計(jì)算，很容易找到竊聽(tīng)點(diǎn)）。

對(duì)方不可能明知道會(huì)被抓，還堅(jiān)持竊聽(tīng)，再多的竊聽(tīng)者也不夠抓的。

“通信密鑰分發(fā)”方式的量子通信，就是擁有隨時(shí)發(fā)現(xiàn)竊聽(tīng)者的能力，給竊聽(tīng)者以震懾，以此保衛(wèi)自己的通信安全。

如果真的是對(duì)方魚(yú)死網(wǎng)破，全力阻止你通信，那么不僅是量子通信，任何通信模式都是無(wú)力抵御的（針對(duì)無(wú)線通信的信號(hào)干擾和壓制、針對(duì)有線通信進(jìn)行轟炸和破壞）。

世界上最可怕的，就是你的通信被竊聽(tīng)了，而你自己卻不知道。

難道不是嗎？

Part.4 量子隱形傳態(tài)

接下來(lái)，我們來(lái)說(shuō)說(shuō)量子通信的另外一種方式——“量子隱形傳態(tài)”。

如果說(shuō)，量子密鑰分發(fā)只是量子力學(xué)應(yīng)用于經(jīng)典通信的一個(gè)小應(yīng)用（加了把量子鎖），那量子隱形傳態(tài)，就是“真正”的量子通信了。

解釋量子隱形傳態(tài)之前，我們必須先解釋兩個(gè)重要概念——“量子比特”和“量子糾纏”。

▋ 量子比特

我們目前進(jìn)行信息存儲(chǔ)和通信，使用的是經(jīng)典比特。

一個(gè)經(jīng)典比特在特定時(shí)刻只有特定的狀態(tài)，要么0，要么1，所有的計(jì)算都按照經(jīng)典的物理學(xué)規(guī)律進(jìn)行。

但量子比特和經(jīng)典比特不同。

量子信息扎根于量子物理學(xué)，一個(gè)量子比特（qubit）就是0和1的疊加態(tài)。

相比于一個(gè)經(jīng)典比特只有0和1兩個(gè)值，一個(gè)量子比特的值有無(wú)限個(gè)。直觀來(lái)看就是把0和1當(dāng)成兩個(gè)向量，一個(gè)量子比特可以是0和1這兩個(gè)向量的所有可能的組合。

表示量子比特的Bloch球

Bloch球的球面，代表了一個(gè)量子比特所有可能的取值。

但是需要指出的是：一個(gè)量子比特只含有零個(gè)經(jīng)典比特的信息。

因?yàn)橐粋€(gè)經(jīng)典比特是0或1，即兩個(gè)向量。而一個(gè)量子比特只是一個(gè)向量（0和1的向量合成）。就好比一個(gè)經(jīng)典比特只能取0，或者只能取1，它的信息量是零個(gè)經(jīng)典比特。

▋ 量子糾纏

量子力學(xué)中最神秘的就是疊加態(tài)，而“量子糾纏”正是多粒子的一種疊加態(tài)。

一對(duì)具有量子糾纏態(tài)的粒子，即使相隔極遠(yuǎn)，當(dāng)其中一個(gè)狀態(tài)改變時(shí)，另一個(gè)狀態(tài)也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)改變。

例如，糾纏態(tài)中有一種，無(wú)論兩個(gè)粒子相隔多遠(yuǎn)，只要沒(méi)有外界干擾，當(dāng)A粒子處于0態(tài)時(shí)，B粒子一定處于1態(tài)；反之，當(dāng)A粒子處于1態(tài)時(shí)，B粒子一定處于0態(tài)。

是不是想到了蟲(chóng)洞？

這種跨越空間的、瞬間影響雙方的“量子糾纏”，曾經(jīng)被愛(ài)因斯坦稱為“鬼魅的超距作用”（spooky actionat a distance）。

愛(ài)因斯坦以此來(lái)質(zhì)疑量子力學(xué)的完備性，因?yàn)檫@個(gè)超距作用違反了他提出的“定域性”原理，即任何空間上相互影響的速度都不能超過(guò)光速。這就是著名的“EPR佯謬”。

后來(lái)，物理學(xué)家玻姆在愛(ài)因斯坦的“定域性”原理基礎(chǔ)上，提出了“隱變量理論”來(lái)解釋這種超距相互作用。

不久物理學(xué)家貝爾提出了一個(gè)不等式，可以來(lái)判定量子力學(xué)和隱變量理論誰(shuí)正確。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合貝爾不等式，則隱變量理論勝出。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果違反了貝爾不等式，則量子力學(xué)勝出。

但是后來(lái)一次次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都違反了貝爾不等式，即都證實(shí)了量子力學(xué)是對(duì)的，而隱變量理論是錯(cuò)的。

2015年，荷蘭物理學(xué)家做的最新的無(wú)漏洞貝爾不等式測(cè)量實(shí)驗(yàn)，基本宣告了愛(ài)因斯坦定域性原理的死刑。

▋ 量子隱形傳態(tài)

理解了量子糾纏，我們就可以理解“量子隱形傳態(tài)”了。

由于量子糾纏是非局域的，即兩個(gè)糾纏的粒子無(wú)論相距多遠(yuǎn)，測(cè)量其中一個(gè)的狀態(tài)必然能同時(shí)獲得另一個(gè)粒子的狀態(tài)，這個(gè)“信息”的獲取是不受光速限制的。于是，物理學(xué)家自然想到了是否能把這種跨越空間的糾纏態(tài)用來(lái)進(jìn)行信息傳輸。

因此，基于量子糾纏態(tài)的量子通訊便應(yīng)運(yùn)而生，這種利用量子糾纏態(tài)的量子通訊就是“量子隱形傳態(tài)”（quantumteleportation）。

量子隱形傳態(tài)的過(guò)程（即傳輸協(xié)議）一般分如下幾步：

（1）制備一個(gè)糾纏粒子對(duì)。將粒子1發(fā)射到A點(diǎn)，粒子2發(fā)送至B點(diǎn)。

（2）在A點(diǎn)，另一個(gè)粒子3攜帶一個(gè)想要傳輸?shù)牧孔颖忍豎。于是A點(diǎn)的粒子1和B點(diǎn)的粒子2對(duì)于粒子3一起會(huì)形成一個(gè)總的態(tài)。在A點(diǎn)同時(shí)測(cè)量粒子1和粒子3，得到一個(gè)測(cè)量結(jié)果。這個(gè)測(cè)量會(huì)使粒子1和粒子2的糾纏態(tài)坍縮掉，但同時(shí)粒子1和和粒子3卻糾纏到了一起。

（3）A點(diǎn)的一方利用經(jīng)典信道（就是經(jīng)典通訊方式，如電話或短信等）把自己的測(cè)量結(jié)果告訴B點(diǎn)一方。

（4）B點(diǎn)的一方收到A點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果后，就知道了B點(diǎn)的粒子2處于哪個(gè)態(tài)。只要對(duì)粒子2稍做一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，它就會(huì)變成粒子3在測(cè)量前的狀態(tài)。也就是粒子3攜帶的量子比特?zé)o損地從A點(diǎn)傳輸?shù)搅薆點(diǎn)，而粒子3本身只留在A點(diǎn)，并沒(méi)有到B點(diǎn)。

以上就是通過(guò)量子糾纏實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方法，即通過(guò)量子糾纏把一個(gè)量子比特?zé)o損地從一個(gè)地點(diǎn)傳到另一個(gè)地點(diǎn)，這也是量子通訊目前最主要的方式。

需要注意的是，由于步驟3是經(jīng)典信息傳輸而且不可忽略，因此它限制了整個(gè)量子隱形傳態(tài)的速度，使得量子隱形傳態(tài)的信息傳輸速度無(wú)法超過(guò)光速。

因?yàn)榱孔佑?jì)算需要直接處理量子比特，于是“量子隱形傳態(tài)”這種直接傳的量子比特傳輸將成為未來(lái)量子計(jì)算之間的量子通信方式，未來(lái)量子隱形傳態(tài)和量子計(jì)算機(jī)終端可以構(gòu)成純粹的量子信息傳輸和處理系統(tǒng)，即量子互聯(lián)網(wǎng)。

這也將是未來(lái)量子信息時(shí)代最顯著的標(biāo)志。

注：上述過(guò)程描述文字直接引用了互聯(lián)網(wǎng)文章《獨(dú)家揭秘：量子通信如何做到“絕對(duì)安全”？》 （張文卓 中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)上海研究院）

Part.5 量子通信的發(fā)展

好了，以上就是關(guān)于量子通信的理論知識(shí)。

接下來(lái)，我們來(lái)說(shuō)說(shuō)量子通信在行業(yè)中的發(fā)展情況。

近年來(lái)，量子通信技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，也引發(fā)了巨大的爭(zhēng)議。

先看看發(fā)展：

1993年，首次提出了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。

1997年，首次實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。

2012年，首次成功實(shí)現(xiàn)了百公里量級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)。

2016年8月16日，世界第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射。

2017年7月13日，世界首個(gè)大型商用量子通信專(zhuān)網(wǎng)在濟(jì)南測(cè)試成功。

2017年，全球首條量子通信“京滬干線”建成。

……

可以說(shuō)，量子通信的發(fā)展速度非常之快。

從城域到城際，從陸地到衛(wèi)星，量子通信的實(shí)驗(yàn)和落地在不斷取得進(jìn)展。

提到量子通信，肯定不可避免會(huì)提到一個(gè)人，他就是中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉。

潘院士長(zhǎng)期從事量子光學(xué)、量子信息和量子力學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題檢驗(yàn)等方面的研究，對(duì)量子通信等研究有創(chuàng)新性貢獻(xiàn)，是該領(lǐng)域的國(guó)際著名學(xué)者。

他有關(guān)實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的研究成果入選美國(guó)《科學(xué)》雜志“年度十大科技進(jìn)展”，并同倫琴發(fā)現(xiàn)X射線、愛(ài)因斯坦建立相對(duì)論等影響世界的重大研究成果一起被《自然》雜志選為“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。

正因?yàn)樗袊?guó)量子通信研究處于世界領(lǐng)先的地位。他個(gè)人和團(tuán)隊(duì)也因此收獲了大量的榮譽(yù)。

但是，量子理論目前仍然是一個(gè)充滿爭(zhēng)議的理論，量子通信的意義和價(jià)值也一直受到某些人的質(zhì)疑。量子通信產(chǎn)業(yè)過(guò)度追捧，資金大量涌入，相關(guān)企業(yè)市值暴漲，市場(chǎng)表現(xiàn)得空前浮躁。潘建偉本人也一直備受爭(zhēng)議。有人說(shuō)他騙取研究經(jīng)費(fèi)，也有人說(shuō)他名不副實(shí)。

其實(shí)，小編覺(jué)得，這個(gè)世界真的能懂這個(gè)技術(shù)的人本身就不多。正因?yàn)椴欢?，所以人們要么盲目相信、押寶，要么質(zhì)疑、謾罵。有些人只是眼紅或嫉妒，不懂裝懂，大潑臟水。很多人其實(shí)就是跟著起哄，并不是真的關(guān)心這項(xiàng)技術(shù)。

在科學(xué)研究的歷史長(zhǎng)河中，沒(méi)有誰(shuí)是一定對(duì)的，也沒(méi)有誰(shuí)是一定錯(cuò)的。不管對(duì)和錯(cuò)，都應(yīng)該用論文和實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，而非謾罵和誹謗。

量子理論如果是錯(cuò)的，那也許會(huì)帶來(lái)認(rèn)知的更大突破。如果是對(duì)的，那就意味著計(jì)算技術(shù)和通信技術(shù)的全新革命。不管怎么樣，研究它，探索它，都是一件有意義的工作。

時(shí)間，終歸會(huì)告訴我們最終的答案。

審核編輯 ：李倩