淺談量子通信技術發展現狀及應用前景分析

裝甲兵學院 鄭博熙 杜 英

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淺談量子通信技術發展現狀及應用前景分析

裝甲兵學院 鄭博熙 杜 英

【摘要】自從改革開放以來，我國在量子通信技術方面就有著突飛猛進的發展。量子通信這項技術在全世界高級官方機構以及信息發展研發領域中都占據了不可或缺地位，而其原因就是量子通信技術在運輸信息等方面發揮著其特有的安全性，高效性與準確性。本文首先簡要剖析了量子通信技術的淺層定義與內涵，簡單概括了量子通信的理想性模型。其次根據量子信息從無到有的進展過程以及量子信息技術現有的技術程度和發展空間，簡單分析了量子通信技術的特性以及優點。最后解析量子信息技術發展方向和應用前景，對未來量子通信的發展進行實際分析。

【關鍵詞】量子通信技術；安全；高效；發展；應用

近幾年來，量子通信技術的研究與調控這一課題，在國家技術規劃中成為高級科研計劃的重要方面。然而不僅僅是我國，全球各個國家都紛紛加大了對量子通信技術這一方面的研究投入，由此可見該技術在現如今的科技發展領域中的重要性。然而該技術的重要性也促使我們關注這項技術的內涵及發展，了解其現狀與應用前景。

1　對量子通信的淺層理解

量子通信是在近幾十年來發展起來的科學技術，是在電子通信技術發展基礎上的一個具有革命性的重要技術，這項關鍵技術在政治，軍事，社會發展以及經濟等領域都具有重要的地位。

1.1量子信息的簡單概念及原理

量子信息的概念從不同的學術角度有不同的理解，簡單來說在量子力學的領域當中，量子信息是在量子系統的狀態中存在的物理信息，根據量子信息系統中量子的并行性，量子的交叉性，量子的不可復制性等特性，對量子進行排序，運算，產生的新的信息形式.量子信息最大的理論基礎就是量子力學以及它的相關原理。

1.2量子通信的理想模型建設與分析

量子通信就是利用文章之前所描述的量子信息理論中的量子的糾纏效應來傳遞與表達信息的新興信息方式，在量子通信中的主要內容就是量子密碼通信，遠距離量子傳遞，以及量子密碼編程等等。在這些理論基礎上，科學家們又提出了利用量子態來進行隱形傳送信息的模型，就是以量子態作為遠距離傳送信息的載體，這樣可以完成一種新型的，安全性高的，效率快的并且傳送的信息量大的信息傳遞過程。然而為了讓量子通信技術從理論基礎轉向實踐，全球各個國家各個地方許多的科學家們在上個世紀九十年代至今的幾十年中不斷探索與實踐，對這項技術進行了深入的研究，在此當中，中國在近幾年來的量子信息研究中取得的突出成就可以說是位于世界前列的。

2　量子通信技術的特性以及獨有優勢

在前文中提到，量子通信技術是以量子態作為載體來傳遞信息的，而量子態具有的不可分割，不可測量以及不可復制等特性，這決定了量子通信不同于一般通信方式的特性以及優點。

2.1量子通信具有極強的安全性

量子通信這種新型的信息傳遞方式使得的已經載有信息的量子態只能在已經規定的兩個地放進行完整的信息傳遞，因為量子態的特有的性質和在量子態上設有獨特的加密方式，導致了在信息傳遞整個過程中任何的嘗試截取或者嘗試解開量子態加密密碼的操作都會使得量子態改變自身原有的狀態，從而改變了量子態上載有的信息，所以即使量子態被截取或者被解密，也無法得到其自身原有的信息，也就不能完成信息傳遞的工作，因此保證了信息傳遞的絕對安全。

2.2量子通信的信息傳遞效率極高

量子態的運動頻率決定了量子信息的傳送效率，根據近幾年的科學研究表明，量子態的運行速率遠遠超過我們傳統認為的傳播速率最快的光速，而且在信息傳遞的過程中幾乎沒有線路的時間滯留，這也就意味著量子通信的傳遞速率遠遠超過光速，是凌駕于所有原有的電流通信，光纖通信等普通的通信技術之上的新型通信方式。

2.3量子通信的信息傳送容納量非常多

我們現在社會上普遍運用通信是光線通信，這是一種以光為傳遞載體的信息傳遞方式，科學家們比較了同樣溫度下，同樣數量的量子通信載體與光纖通信的載體可攜帶信息的數量，結果表明光纖通信的的信息攜帶量僅僅是量子通信的幾十分之一，這樣明顯的數據差說明了量子通信在信息容納量這一方面較比傳統通信方式有著非常大的優勢。

3　量子通信技術的發展與其應用前景的思考

量子信息的發展歷程雖然只有幾十年之久，但它的技術發展速度卻非常的快，從最先發展至現在人類在這一方面已經取得了很多重要的成就。這一技術也因此受到了全球各個國家的廣泛重視。然而量子信息技術做為一個還在發展中的新興技術，量子通信技術還有廣泛的發展空間與前景。

3.1量子通信技術近年來的發展歷程

自美國最早將量子技術列入國家戰略以及國防安全研究發展計劃之后，美國以及歐盟等國家致力于量子通信的研究項目就有將近二十一個之多。在此之后日本也對量子信息這個技術提出了長期的研究戰略，并且將量子信息的研究和發展作為二十一世紀重要戰略項目。我國從上個世紀八十年代也開始研究這個新興項目，在將近幾十年的研究中取得了突出的成績，比如，在二零零三年到二零零八年這幾年中，以中國科學家們為主的研究團隊做出了很多重要的研究成果，其中有的解決了量子通信中安全系數因距離增加而減小的問題，有的完成了超過一百公里的量子密碼鑰匙發送試驗，還有的組建了世界上第一個有三個節點鏈狀構成的光量子的電話網等，由此可見，現在中國在量子通信這一技術的研發方面已經是位于世界前列的了，中國的量子通信技術一定會對我國的網絡通信安全和國家安全做出巨大的現實的貢獻。

3.2量子通信技術的實際應用猜想和發展前景

文章前邊已經介紹過量子通信技術的獨有特性和其具有的優點，由此不難看出該技術在現在以及將來的社會發展中有很多方面的應用前景。根據現在已經擁有的技術現狀和我國的國情發展，可以總結出一下幾個現實應用的猜想。第一，可以應用在軍事領域的

安全通信方面。鑒于這項技術具有絕對安全這一特性，那么就可以運用在軍事領域中，用來傳遞各個區域或者各個國家之間的信息，傳遞信息的絕對安全性保證了軍事安全和國家安全。而量子通信的另一特征高效性可以使區域之間快速準確的傳遞信息，保證信息的及時性與流暢性，在未來，量子信息可能成為軍事通信中重要的傳遞方式。第二，可以將量子信息作為存儲國家重要信息的載體。重要信息的存放除了需要絕對的安全性能之外，還需要極大的容量，量子信息則可以滿足這一要求。將國家的重要信息以及國家技術文件保存于量子信息庫中，并加以獨特的密鑰，既可以保證安全性有能夠節省存儲空間。第三，將量子信息與互聯網概念相結合，形成新型的網絡結構，應用于個人與企業。量子信息的高效率與大容量完全符合當下我國直至全球快速發展的高速信息大數據時代。量子態可以在短時間儲存，傳送準確的信息，可以滿足任何企業或個人對于網絡信息的要求。在企業發展中應用這一新型技術，可以加快企業對數據的收集整理，分發傳送，以及與其他企業的交流，加速企業的經濟發展，最終加快我國整體的經濟發展。

4　總結

從量子通信技術的優點與近年來的迅速發展來看，量子通信在國家信息安全方面，經濟發展，國民的日常生活等方面都有著重大的應用價值和前景，這一新技術成為二十一世紀的主要信息交流方式已經是必然，一個國家的經濟發展了并不是真正的發展，只有當國家的技術得到了發展，才算是真正的獨立發展。我國雖然在這項技術的一些研究方面名列前茅，為接下來的技術發展奠定了基礎，但仍然需要不斷地探索實踐。這項技術的發展需要國家和企業的積極投入，科研人員的不懈努力，從而為我國的信息技術發展做出奉獻。

參考文獻

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鄭博熙（1993－），男，福建莆田人，工作單位：裝甲兵學院，職務：學員，研究方向：信息與通信工程。

作者簡介：