量子通信是什么?

<正>"绝对安全"的通信是千百年来人类的梦想之一,量子通信系统的问世,重新点燃了建造"绝对安全"通信系统的希望。那么,究竟什么是量子通信呢?目前,量子通信尚无严格的定义。物理上,量子通信可以被理解为在物理极限下,利用量子效应实现的高性能通信。信息学上,则认为量子通信是利用量子力学的基本原理(如量子态不可克隆原理和量子态的测量塌缩性质等)或者利用量子态隐形传输等量子系统特有属性,以及量子测量的方法来完成两地之间的信息传递。     

应用诱骗态量子密码技术建立安全通信网络的实际应用测试

量子通信是量子物理与信息科学相结合的新兴产物。量子力学的基本原理保证了通信的绝对安全,从而将在本质上提升通信安全,其实用化和产业化也将给未来的通信产业带来一场革命。目前,实用化的量子通信在国际上的竞争非常激烈。本项研究在合肥实现了基于诱骗态方案的绝对安全的3节点链状量子通信网络,并进一步实现了全通型的星形量子通信网络。所实现的通信网络,在通信距离和通信速率上都处于国际领先水平,标志着我国在实用化量子通信领域已具备和欧美发达国家竞争的能力。     

格罗夫算法、量子控制及其对量子测量的意义

波函数具有可控性。量子算法是幺正算法,能够对一个量子系统进行变换(量子控制),且变换前后的经典物理意义并不发生变化。格罗夫算法具有放大波函数的系数的能力。量子算法对被测量子系统的控制,在一定程度上体现为对量子测量进行控制,于是,测量后显现的经典实在并不是量子实在的任意所为。量子控制是面对实事本身,是一种现象学式的处理方式,它不去追究量子系统有什么样的结构。     

21世纪量子通信技术研发热潮及其多行业推广——量子信息技术发明与专利战略背景研究

进入21世纪,出于促进社会全面信息化和维护国家总体性安全利益的客观需要,越未越多的大国都在密切关注如何能找到一种比电子信息技术更为高效、安全的信息传输方式、途径和手段,并纷纷投以巨资,开展系统尝试与艰巨研发.而此前先在欧美国家悄然兴起,稍后即有我国科学家共同参加开创研究的量子通信技术及量子信息技术,恰恰是这种具备绝对安全性的追求目标.本文围绕电子信息技术所必然会出现的进一步更新和转换趋势,量子通信及下一代信息技术的优异性能特征与目前研发热潮,量子通信及新型信息技术在社会多行业的应用与推广前途等现实重大态势,进行了前瞻性探讨和背景分析.     

利用多量子相干实现无消相干子空间

量子消相干效应是量子信息处理中的重要问题，也是实现量子计算的主要障碍之一，而无消相干子空间（DFS）是一种克服或减小消相干效应的有效方法。中科院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室魏达秀等在973计划项目“量子通信与量子信息技术”的支持下，提出了用二维核磁共振（NMR）技术和多量子相干实现无消相干子空间的新理论。     

量子通信

正量子通信(quantum communication)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种通信方式,是量子论和信息论相结合的新的研究领域,主要涉及量子密钥分配、量子隐形传态和量子密集编码等技术。量子通信因其高效、安全的信息传输特性而成为量子物理和信息科学的研究热点。从1993年量子通信概念和量子隐形传送方案的提出,到1997年未知量子态远程传输的首次实现,到2006年超100公里诱骗态量子密钥     

固态光学微腔与量子体系相互耦合的调控及其量子器件研究

固态光学微腔与量子态组成的耦合量子体系,由于能够满足量子信息处理所要求的可扩展和可集成性,被认为是实现量子计算和量子通信的重要实验平台之一。目前该体系的研究主要围绕新型高品质光学微腔的制备、局域腔模与激子态或声子态的相互作用调控以及新型量子光电子器件的研发等方面开展。虽然该领域的研究取得了一些进展,但仍面临诸多挑战,例如量子点与微腔确定性共振耦合;光学微腔与量子态相互作用的多手段调控;多微腔共振耦合的集成与实用化的量子光源等。为了攻克这些挑战,本项目围绕"微腔与量子态的耦合"这一主题展开研究,旨在发展微腔与量子的相互作用理论,建立具有自主知识产权的数值模拟平台,同时研究高品质固态微腔的制备以及与量子体系的有效耦合调控手段,开发高性能微腔量子器件和量子芯片。     

量子通信实用化现状分析与探讨

量子密钥分发和量子隐形传态不断取得的新突破,使量子通信实用化问题日益成为关注的焦点。本文简析了量子通信研究的发展历程,并对量子通信的实用化现状进行了概括：实用化量子密钥分发技术已近在眼前,但量子隐形传态的实用化仍尚需时日。针对认识和理解量子通信时的典型误区,本文做了简要澄清。根据量子通信实用化发展态势,为我国量子通信的发展提出了4点对策和建议     

从描述的观点看量子奥秘

量子叠加态是主体对微观现象多种可能状态的描述;"薛定谔猫"的尴尬是主体描述结果不适当客观化带来的尴尬.在微观观测中,现察者只是对作为描述结果的量子态的确定.量子态是对象存在的各种可能状态的几率描述,而非定域性则是在这种几率描述中所涉及的多种可能存在状态在观察确定时刻的描述性关联.量子态的叠加是各种不确定性状态或多种可能状态在描述中的共存.波函数坍缩则是由于观察使本来不确定的概率小于1的多种可能状态的描述变成确定的概率为1的描述.     

论量子测量解释中的实在观

本文通过对不同量子测量解释的共同基本特征的考察,系统地阐述了量子测量解释中隐含的实在观的三个基本信条,(1)在本体论意义上,承认世界的独立存在性;(2)可以对物理过程进行统计因果性的说明;(3)物理世界具有非分离性或整体性.提出了以这种整体性实在观为前提,对量子力学的实在论解释要求重新审查传统真理观的观点.     

从信息传输看量子测量过程

量子测量难题的解决中对于量子测量过程的分析是必不可少的.本文从量子测量过程中的信息传输入手,在区分实在信息与意识信息的基础之上分别分析了测量的实在过程和测量的表征过程,进而认为量子测量是实在信息的转化和传递过程,也是意识信息的转化过程,并从破坏性与非破坏性的统一引出一种客观的信息保持性测量--量子非破坏测量.     

基于人造规范势与光晶格中超冷原子气体的量子模拟

超冷原子体系由于其宏观量子特性和高度可调控性为人们提供了一种全新的量子体系,其新颖量子态和奇异物性的研究是国际上具有前瞻性和挑战性的前沿领域。超冷玻色和费米气体在人造规范势与光晶格中的拓扑和多体量子效应研究,不仅为精密测量和量子模拟提供了全新的视野,而且为实现各类新奇量子态并探讨其物理机理提供了基础,开辟了冷原子量子系统在拓扑量子信息与量子计算中应用的方向。     

语境实在论：量子力学反实在论的瓦解者

围绕量子力学量子实在论和量子反实在论的重大争论，俄苏学者提出了语境实在论的解释方案。语境实在论的目标是向广义哥本哈根解释的回归，克服正统解释之后量子力学各种解释的局限性。语境实在论将物理理论定义为在语言的语境中对物理实在进行识别（测量）的维特根斯坦式的规则，量子对象由量子理论在语境中对其识别来确定，认为对量子系统在给定时刻的状态描述，是给定时刻相对于给定观察者的波函数识别的结果。语境实在论的贡献在于，消减了围绕量子力学的形而上学争论，优化了关系实在论的问题方案，瓦解了流行于当下的量子反实在论。语境实在论有关量子力学的研究对20世纪以来科学实在论的发展形成了重要的支持，语境重建已成为后现代科学实在论走向的一个重要选择。     

结构实在论的研究新进展——从信息结构实在论到量子信息结构实在论

随着信息革命时代的到来,信息理论的发展为结构实在论的解读提供了新视角。惠勒提出"一切物理存在都源于比特"的信息本体观。之后,弗洛里迪提出信息结构实在论,预设了一个原初"结构对象"的存在,它是所有可能世界中所有结构的基础。基于弗洛里迪和惠勒的理论,以及当代量子理论的发展,拜纳姆又探讨了量子信息结构实在论的可能性。从信息结构实在论到量子信息结构实在论,科学哲学在探究世界的本质,特别是在信息、量子和实在的关系上取得了长足的进展,是结构实在论在信息时代,特别是量子信息时代的新形式和新概念。     

“量子隐形传态”的概念及技术发展

量子隐形传态是学术界关注的新焦点。随着量子隐形传态技术不断取得突破,量子通信过程中的信息传输能力和可靠性有望获得极大提升。文章详细阐述了量子隐形传态的实现过程,介绍了量子隐形传态的最新研发成果、专利申请以及应用方向。     

量子测量的玻姆解释语境

本文立足于玻姆对量子测量过程的本体论阐述与量子势和主动信息概念,分析了玻姆理解量子客体的本体论语境和量子测量过程的整体性语境,揭示了玻姆的整体性概念与玻尔的整体性概念之间的区别与联系,剖析了在量子测量的玻姆解释语境中,微观粒子与经典粒子之间存在的异同关系。     

如何使光子改变量子态

正早期量子计算研究都是用光开展的,这是因为光易于操纵,只需几面镜子、几块晶体和光线探测器就能成为一台晶体计算机,但而今几乎所有重大进展都是利用离子、超导电流环或晶体缺陷取得的,因为要进行逻辑运算,必须以一种量子态为基础来对另一种量子态进行修改。而电离子中的量子态会对另一个造成强烈影响,因此逻辑运算会简单得多。但问题在于,能够轻易改变的量子     

墨子 传送绝对安全的信息

正52016年8月16日,中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星"墨子号"。量子保密通信是唯一已知的不可窃听、不可破译的安全通信方式。"墨子号"为中国在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为国际同行的标杆。     

我国在国际上首次提出全液态量子器件与计算技术概念

正量子计算机被普遍认为是新一代计算机的重大发展方向,其计算能力主要基于对微观量子态的操纵。量子计算机在物理实现上要走向集成化和小型化,其最为核心的一种逻辑运算器件是依托量子隧穿效应,即电子像沿着隧道一样穿过薄的绝缘层。研究项目负责人、中科院理化所与清华大学双聘教授刘静说,目前几乎所有实现量子隧穿效应的器件均由一个三明治     

关联电子材料的自旋态限域调控与自旋电子器件应用研究进展

关联电子材料具有丰富的自旋序,包括铁磁、反铁磁、亚铁磁、螺旋磁序等,这些自旋序与电子轨道态、电荷空间分布等其他量子态存在强烈耦合,因而可以通过外场来实现不同自旋序的时域和空域调控。相对于存在化学界面的传统异质结构,在关联电子材料中利用外场限域调控,可以实现无化学界面的不同自旋序结构的空间可控排列,从而构筑基于同一材料的新型自旋电子器件。本项目围绕关联电子体系多量子态的调控规律展开,通过自旋电子学与量子物理、表面物理以及电介质物理的交叉,探索具有多场(磁场、电场、光场、应变场)可控性的新型关联自旋电子材料,发展新型的多场调控技术,揭示自旋序与量子态耦合机理,设计新型自旋电子器件,进而实现在同一关联电子材料中集成非挥发性自旋存储与逻辑运算功能。