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量子通信技術調研報告

生活 更新时间:2024-11-25 10:36:16

量子通信技術調研報告?一、量子通信定義量子通信有兩種含義,一種是是指通過量子的方式傳遞信息,涉及到量子隐形傳态和量子糾纏,目前尚在實驗階段無法商用;另一種是指量子密鑰分發(QKD)和基于量子密鑰分發的加密通信即量子保密通信,目前已經成熟商用,接下來我們就來聊聊關于量子通信技術調研報告?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

量子通信技術調研報告(關于量子通信課題的研學報告)1

量子通信技術調研報告

一、量子通信定義

量子通信有兩種含義,一種是是指通過量子的方式傳遞信息,涉及到量子隐形傳态和量子糾纏,目前尚在實驗階段無法商用;另一種是指量子密鑰分發(QKD)和基于量子密鑰分發的加密通信即量子保密通信,目前已經成熟商用。

二、簡要說明

廣義地說量子通信是指把量子态從一個地方傳送到另一個地方,它的 内容包含量子隐形傳态,量子糾纏交換和量子密鑰分配。狹義地說,我們談 到量子通信時,實際上隻是指量子密鑰分配或者基于量子密鑰分配的密碼通信。

現在,實用的量子通信技術都基于量子密鑰分配(Quantum Key Distribution),也就是說僅使用量子态産生經典密鑰,需要傳遞的經典信息則根據這個密鑰由經典的私鑰加密系統加密。量子通信的安全性保障了密鑰 的安全性,從而保證加密後的信息是安全的。量子密鑰分配的好處是不需要大面積地改造現 有的通信設備和線路。量子密鑰分配突破了傳統加密方法的束縛,以不可複 制的量子狀态作為密鑰,具有理論上的“無條件安全性”。任何截獲或測試 量子密鑰的操作,都會改變量子狀态。這樣,截獲者得到的隻是無意義的信息 息,而信息的合法接收者也可以從量子态的改變,知道密鑰曾被截取過。最 重要的是,與經典的公鑰密碼體系不同,即使實用的量子計算機出現甚至得 到普及,量子密鑰分配仍是安全的。

三、簡要特點

量子通信具有很多特點,其中與傳統的通信方式相較,量子通信最大的優勢就是絕對安全和高效率性,首先傳統通信方式在安全性方面就有很多缺陷,量子通信會将信息進行加密傳輸,在這個過程中密鑰不是一定的,充滿随機性,即使被相關人員截獲,也不容易獲取真實信息,另外量子通信還有較強的抗幹擾能力、很好的隐蔽性能、較低的噪音比需要以及廣泛應用的可能性。

四、技術應用

量子通信技術發展成熟後,将廣泛地應用于軍事保密通信及政府機關、軍工企業、金融、科研院所和其他需要高保密通信的場合。量子通信未來有以下幾個發展方向:

(一)采用量子中繼技術,擴大通信距離。

這方面以中國的“京滬幹線”項目為代表。由于單光子在傳輸過程中損耗很大,對于遠距離傳輸,必須采用中繼技術。然而量子态的非克隆原理給量子中繼出了很大難題,因為量子态不可複制,所以量子中繼不能像普通的信号中繼一樣,把弱信号接收放大後再轉發出去。量子中繼隻能是在光子到達最遠傳輸距離之前接收其信号,先存儲起來,再讀出這個信号,最後以單光子形式發送出去。量子中繼很像火炬接力,一個火炬在燃料耗盡之前點燃另一個火炬,這樣持續傳送下去,不能一次同時點燃多個火炬。量子中繼有很多方案,包括光量子方案、固态原子方案等。

(二)采用星地通信方式,實現遠程傳輸。

采用衛星通信後,兩地之間的量子通信更加方便快捷。在真空環境中,光子基本無損耗,損耗主要發生在距地面較低的大氣中。據測算,隻要在地面大氣中能通行十幾千米,星地之間通信就沒有問題。中國學者曾經在北京與懷柔之間成功地進行夜晚十幾千米的單光子傳輸實驗,為星地量子通信奠定了堅實的實驗基礎。

(三)建立量子通信網絡,實現多地相互通信。

量子通信要想實用化,必須覆蓋多地形成網絡。2009年,郭光燦小組在安徽蕪湖建立了世界首個量子政務網,标志着中國量子保密通信正式進入應用階段。,國内外都建成了多個實用的量子通信網絡,下一步的發展是擴大節點數,擴展通信距離,形成大覆蓋面積的廣域網。

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