永发信息网

什么是量子通讯

答案:2  悬赏:10  手机版
解决时间 2021-12-23 12:37
  • 提问者网友:暗中人
  • 2021-12-22 23:13
什么是量子通讯
最佳答案
  • 五星知识达人网友:底特律间谍
  • 2021-12-23 00:29
问题一:什么是量子通讯? 量子通讯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。
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元,制造出原物完美的复制品。
1993年,6位来自不同国家的科学家,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案:将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息;接收者在获得这两种信息后,就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。
国际上许多研究小组都在对这一课题进行研究,并提出了一系列量子纠缠态纯化的理论方案,但是没有一个是能用现有技术实现的。最近潘建伟等人发现了利用现有技术在实验上是可行的量子纠缠态纯化的理论方案,原则上解决了目前在远距离量子通信中的根本问题。这项研究成果受到国际科学界的高度评价,被称为“远距离量子通信研究的一个飞跃”。问题二:如何用通俗语言解释什么是量子通信 比方说,中国要发送情报给美国,于是派了一个信使乘飞机过去。这个信使从一盒扑克里随机抽取了一部分纸牌带在身上。(可以认为信使带的扑克和剩下的扑克处于纠缠态,因为只要查看一方就能知道另一方,但如果不查看扑克,扑克的状态就是随机的。)
等信使到了美国,然后联系中国说“我到了,请发信息过来吧”,于是中国一方用那盒扑克里剩下的纸牌做密钥把情报加密,发送过去。在信使查看纸牌前,谁也不知道纸的状态,但当他一打开纸牌(塌缩),他同时也就知道了中国那边纸牌的内容,也就是密钥。这样情报接收方便可以解密收到的信息,获得情报。
在这个过程中,如果有第三方进行破坏,比如在半路抢走信使的扑克牌(密钥),或者对通信进行侦听,他都无法得到情报的内容。
整个通信过程中并不存在瞬间(超光速)传输,也不存在一方拨动某个东西另一方也会跟着变化这种事情。实现量子通信的难点仅仅在于信使的传递。问题三:谁能简单解释下什么叫量子通信 10分量子通信是加密概念,而不是传输概念,更不是什么超光速通信。
举一个简单的例子来说明。
假设你有两个朋友,一个在广州,一个在北京,你自己则在中间的上海。你们三个人事先说好,你会随机给这两个朋友中的一个人寄一个苹果,另一个人寄一根香蕉。
那么当你的广州朋友收到苹果时,他会瞬间知道你给你的北京朋友送的是香蕉。
在你广州朋友打开盒子看到苹果的那一个瞬间,确实是以比光速还要快的速度获得了关于你北京朋友收到了香蕉的这个信息,但这个“信息”并非实际存在的信息,甚至接收到第一个信号还要依靠传统的邮寄运输模式。
当然真正的量子通信要远比两个水果复杂得多,但本质完全一样,量子通信从来不是超光速传递信息,而是无论采取何种方式都必须依靠经典通信技术参与,所以更无“颠覆”一说。
量子通信区别于经典通信,实质上是量子的“不可破解性”。比如上个例子中的“苹果”和“香蕉”,可以看成是两个纠缠起来了的量子,一个人拿到了其中一个,就可以判断出另一个。
但如果不知道“苹果”和“香蕉”的纠缠关系,哪怕截获了整个苹果,也猜不出另一方收到的是什么水果。
在现实应用里当然没有两个水果那么简单,“苹果”会变成一个无穷复杂的量子,那么能和其对应的“香蕉”,就是另一个无穷复杂的唯一量子,两个量子就是“纠缠态”,所以量子通信里量子的用途,最终是保密而不是传输。问题四:什么是量子通讯 10分量子通讯(Quantum Teleportation)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。
量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。目前量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。
编辑本段量子通信系统
量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形传送和量子纠缠的分发。所谓隐形传送指的是脱离实物的一种“完全”的信息传送。
编辑本段量子通信发展史
1993年,C.H.Bennett提出了量子通信的概念;同年,6位来自不同国家的科学家,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案:将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处。其基本思想是:将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分,它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的,量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息;接收者在获得这两种信息后,就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态,而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知,而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。在这个方案中,纠缠态的非定域性起着至关重要的作用。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信。
1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中触输的只是表达量子信息的“状态”,作为信息载体的光子本身并不被传输。问题五:量子通信的实质是什么呀? 量子通信实际上是一种对于通信地保密性的传输,是一种在理论上可以保证通信绝对安全的一种通信方式。。。
量子通信与光通信的区别在于在通信中用的光的强度是不同的。。。首先光通信一般用的都是强光,通过偏振或相位等等的调制方式来实现的。。。而量子通信讨论的是光子级别的很弱的光(或者不能叫做光了),通过对光子态的调制(其实也是偏振和相位等等一些方法),但是主要利用了光子的特性,量子态不可克隆原理和海森堡不确定性关系。这是区别于光通信的重点问题六:什么是“量子信息”,“量子通信”,“量子计算”? 量子信息(quantum information) 是关于量子系统“状态”所带有的物理信息。 量子通讯(Quantum Teleportation) 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。 量子计算是一种依照量子力学理论进行的新型计算,量子计算的基础和原理以及重要量子算法为在计算速度上超越图灵机模型提供了可能。问题七:量子通讯是怎么实现的 如今所说的量子密码特指利用量子纠缠态的一对相互纠缠的粒子之间“神秘”的相互关联来产生密钥,如果有第三方介入,这种关联就会被破坏,就能被发现,然后让此次产生的密钥作废,再重新来过。仅当只有当事双方参与时,密钥才能顺利产生,亦即此密钥的产生绝不会被第三方知晓,以达到保密的目的。有第三方介入,密钥就不能产生——这是量子密码的核心。
具体说,一种量子密码的方案是这样的:将要传送的信息编排成一个大数,再另找一个大数作为密钥,将两大数的乘积用普通信道传递给对方,接下来的关键就是传递密钥。有了密钥,除一下,就恢复原来信息;若想用普通计算机试图找出密钥,是可以的,但需要很长时间(若量子计算机出现,所需时间将大为缩短,这种量子密码也将失去意义)。
传递密钥是这样的(其实也非传递,而是生成密钥):制备一批纠缠光子对,一个光子发送给发信方,另一个光子发送给收信方。测量光子极化方向的偏振片的方位约定好两种,比如一种水平方向,另一种是与水平夹45度角的方向。两人每次测量一个光子时选择的方向都是随机的,但要记录下每次选择的方向,当然也要记录下每次测量的结果,有光子通过偏振片就记1,无光子通过则记0。通过普通信道两人交换测量方向的记录,那些测量方向不一致的测量结果的记录都舍去不要(因为两人的这些测量结果的相关性不会是绝对一致的),剩下的那些测量方向相同所对应的测量结果,两人应一致(除非有第三方截获了部分光子),这一致的记录就可作为两人共同的密钥。
检测是否有第三方截获的方法至少有这样两种:1)将上段得到的密钥的大数各个数位上的数字之和通过普通信道对比一下;2)任取大数中的某几段数字对比一下。若都相同,说明无人截获,两人得到的密钥是相同的。问题八:量子通讯的争议 在2008年8月14日出版的最新一期《自然》杂志上,瑞士的5位科学家公布了他们的这项最新研究成果。瑞士科学家表示,原子、电子以及宇宙空间其他所有的微观物质都可能会表现出异常奇怪的行为,其行为规律可能与我们日常生活中传统的科学规律完全背道而驰。比如,物体可以同时存在于两个或多个场所;可以同时以相反的方向旋转。这种现象也许只有通过量子物理学来解释。量子物理学认为,任何事物之间都可能存着某种特定的联系。发生于某一物体之上的事件,可能同时对其他物体也会产生影响。这种现象称为“量子纠缠”。不管物体之间的距离有多远,同样存在“量子纠缠”的关系。爱因斯坦坚决反对“量子纠缠”理论,甚至将其戏称为“遥远的鬼魅行为”。根据量子力学理论的描述,两个处于纠缠态的粒子无论相距多远,都能“感知”和影响对方的状态。几十年来,物理学家试图验证这种神奇特性是否真实,以及决定它的幕后原因。其实,我们可以运用形象化的说明来解释这种现象。被纠缠的物体释放出某种不明粒子或其他形式的高速信号,从而对其伙伴产生影响。此前,已有实验证实传统物理学领域中某种隐藏信号的存在,从而打消了人们对于这种隐藏信号的种种疑问。但是,仍然有一个奇怪的可能性没有得到证实,即这种未知信号的传输速率可能会比光速还要高。 收站进行传送,接收站之间相距大约18公里。沿途光子会经过特殊设计的探测器,因此研究人员能够随时确定它们从出发到终点的“颜色”。最终,接收站证实每对相互纠缠的光子被分开传送到接收站后,两者之间仍然存在纠缠关系。通过对其中一个光子的分析,科学家可以预测另一光子的特征。在实验中,任何隐藏信号从此接收站传送到彼接收站,仅仅需要一百万兆分之一秒。这一传输速率保证了接收站能够准确地检测到光子。由此可以推测任何未知信号的传输速率至少是光速的10000倍。而爱因斯坦不仅不接受“量子纠缠”的思想,并且还坚持认为不可能存在比光速还要快的信号,任何比光速快的“鬼魅似的远距作用”都是不可思议的。根据1905年出版的爱因斯坦的相对论,他认为没有物体的运动速度能够超过光速。爱因斯坦解释说,光速属于自然界的一个基本常数:对于空间内所有的观察者来说,光速都是一样的。同样是爱因斯坦的相对论解释说,当物体加速时,物体本身的质量增加,而加速需要能量。随着物体质量的增加,维持速度所需的能量也更多。当物体以接近光速运行时,爱因斯坦经过计算说,它的质量将达到无限大,所以要使得物体继续运行的能量也要无限大,而要超过这一极限是不可能的。实际上,单独采用自旋的方式进行讯息传送(著名小说《三体》中的智子)讯息是不可行的,因为量子自旋的不确定性,这个状态无法传递任何讯息。其利用价值在于提供了一个可靠的高信息熵的且完全随机的一次性密码本,因而使得其所辅助的经典通讯变得不可破解。当然,要利用此一密码本的前提是发送和接收者需完全感知量子自旋状态,且必须对自旋时间起点选择达成一致,这要求高精度的经典通讯系统。而科学家们从实验中得到的结论,正可以用来解释同一事物同时出现在不同地点这一奇异现象。爱因斯坦都无法解释的奇怪行为,正是量子物理学和量子通讯的魅力之处。问题九:量子通信是什么原理?求通俗解释一下。它和普通的通讯方式有什么优点。。。。 20分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。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。
经典通信较光量子通信相比,其安全性和高效性都无法与之相提并论。安全性-量子通信绝不会泄密,其一体现在量子加密的密钥是随机的,即使被窃取者截获,也无法得到正确的密钥,因此无法破解信息;其二,分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子,其中一个粒子的量子态发生变化,另外一方的量子态就会随之立刻变化,并且根据量子理论,宏观的任何观察和干扰,都会立刻改变量子态,引起其坍塌,因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏,并非原有信息。
全部回答
  • 1楼网友:污到你湿
  • 2021-12-23 01:25
和我的回答一样,看来我也对了
我要举报
如以上回答内容为低俗、色情、不良、暴力、侵权、涉及违法等信息,可以点下面链接进行举报!
点此我要举报以上问答信息
大家都在看
推荐资讯