量子光学与量子信息领域中的通信技术-《中国新通信》(2014年21期).docx

龙源版权所有 量子光学与量子信息领域中的通信技术作者：宫艳丽来源：《中国新通信》2014年第21期 【摘要】 量子光学的量子特性在信息领域有着独特的功能，利用其压缩态、纠缠态、偏振等性质在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面有望突破现有经典信息系统的极限。量子通信在一定程度上已经实现了商业应用并具有广阔的市场应用前景，特别是在量子密码和量子计算方面有突破性进展。 【关键词】 量子光学 量子信息 量子密码 量子计算机 一、发展现状及趋势 近十几年来，量子通信的距离和速率都有了飞跃式的提升，一些小规模的量子通信试验网已经建成，验证了量子通信技术网络化的可行性。欧盟已提出欧洲量子通信未来发展目标，将重点发展量子中继和卫星量子通信，实现千公里量级的量子密钥分发；日本国立信息通信研究院计划到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络；美国洛斯阿拉莫斯国家实验室过去几年中则一直在悄悄创建一套辐射状的量子互联网。 我国尽管属于后来者，但起点高，进展快，在应用研究的多个方面已经达到世界先进水平，2012年初，潘建伟小组在合肥市建成世界上规模最大的46节点量子通信试验网，标志着大容量的量子通信网络技术已取得关键突破；与此同时，金融信息量子通信验证网在北京开通，在世界上首次实现利用量子通信网络对金融信息的安全传输。另外还牵头组织了中科院战略先导专项“量子科学实验卫星”，计划在2016年左右发射，在此基础上将实现高速星地量子通信并连接地面的城域量子通信网络，初步构建我国广域量子通信体系。在城域量子通信关键技术方面已达到产业化要求，产业化预备与欧美处于同等水平。 潘建伟认为，目前，我国量子保密通信技术在城域网上的使用基本成熟，已经可以推广；城际量子通信网络方面，连接北京和上海的千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”已正式立项，有望在两三年内投入使用。但要实现广域的量子保密通信，还需要借助卫星。 可以预想，随着量子通信技术的产业化和广域量子通信网络的实现，在不久的将来，作为保障未来信息社会通信安全的关键技术，量子保密通信将有望走向大规模应用，成为电子政务、电子商务、电子医疗、生物特征传输和智能传输系统等各种电子服务的驱动器，为当今信息化社会提供基础的安全服务和最可靠的安全保障。 二、量子信息应用的主要领域 在量子信息中，用一定量子体系的量子态对信息进行编码，即以量子态作为信息的载体，按照量子力学的叠加原理等规律对量子态进行传送或逻辑操作，从而达到量子信息处理的目的。量子信息是量子物理与信息技术相结合发···试读结束