淺談量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析

裝甲兵學(xué)院 鄭博熙 杜 英

?

淺談量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析

裝甲兵學(xué)院 鄭博熙 杜 英

【摘要】自從改革開放以來，我國(guó)在量子通信技術(shù)方面就有著突飛猛進(jìn)的發(fā)展。量子通信這項(xiàng)技術(shù)在全世界高級(jí)官方機(jī)構(gòu)以及信息發(fā)展研發(fā)領(lǐng)域中都占據(jù)了不可或缺地位，而其原因就是量子通信技術(shù)在運(yùn)輸信息等方面發(fā)揮著其特有的安全性，高效性與準(zhǔn)確性。本文首先簡(jiǎn)要剖析了量子通信技術(shù)的淺層定義與內(nèi)涵，簡(jiǎn)單概括了量子通信的理想性模型。其次根據(jù)量子信息從無(wú)到有的進(jìn)展過程以及量子信息技術(shù)現(xiàn)有的技術(shù)程度和發(fā)展空間，簡(jiǎn)單分析了量子通信技術(shù)的特性以及優(yōu)點(diǎn)。最后解析量子信息技術(shù)發(fā)展方向和應(yīng)用前景，對(duì)未來量子通信的發(fā)展進(jìn)行實(shí)際分析。

【關(guān)鍵詞】量子通信技術(shù)；安全；高效；發(fā)展；應(yīng)用

近幾年來，量子通信技術(shù)的研究與調(diào)控這一課題，在國(guó)家技術(shù)規(guī)劃中成為高級(jí)科研計(jì)劃的重要方面。然而不僅僅是我國(guó)，全球各個(gè)國(guó)家都紛紛加大了對(duì)量子通信技術(shù)這一方面的研究投入，由此可見該技術(shù)在現(xiàn)如今的科技發(fā)展領(lǐng)域中的重要性。然而該技術(shù)的重要性也促使我們關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)涵及發(fā)展，了解其現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。

1　對(duì)量子通信的淺層理解

量子通信是在近幾十年來發(fā)展起來的科學(xué)技術(shù)，是在電子通信技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上的一個(gè)具有革命性的重要技術(shù)，這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)在政治，軍事，社會(huì)發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域都具有重要的地位。

1.1量子信息的簡(jiǎn)單概念及原理

量子信息的概念從不同的學(xué)術(shù)角度有不同的理解，簡(jiǎn)單來說在量子力學(xué)的領(lǐng)域當(dāng)中，量子信息是在量子系統(tǒng)的狀態(tài)中存在的物理信息，根據(jù)量子信息系統(tǒng)中量子的并行性，量子的交叉性，量子的不可復(fù)制性等特性，對(duì)量子進(jìn)行排序，運(yùn)算，產(chǎn)生的新的信息形式.量子信息最大的理論基礎(chǔ)就是量子力學(xué)以及它的相關(guān)原理。

1.2量子通信的理想模型建設(shè)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(yīng)來傳遞與表達(dá)信息的新興信息方式，在量子通信中的主要內(nèi)容就是量子密碼通信，遠(yuǎn)距離量子傳遞，以及量子密碼編程等等。在這些理論基礎(chǔ)上，科學(xué)家們又提出了利用量子態(tài)來進(jìn)行隱形傳送信息的模型，就是以量子態(tài)作為遠(yuǎn)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(shù)從理論基礎(chǔ)轉(zhuǎn)向?qū)嵺`，全球各個(gè)國(guó)家各個(gè)地方許多的科學(xué)家們?cè)谏蟼€(gè)世紀(jì)九十年代至今的幾十年中不斷探索與實(shí)踐，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，在此當(dāng)中，中國(guó)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(shù)的特性以及獨(dú)有優(yōu)勢(shì)

在前文中提到，量子通信技術(shù)是以量子態(tài)作為載體來傳遞信息的，而量子態(tài)具有的不可分割，不可測(cè)量以及不可復(fù)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(yōu)點(diǎn)。

2.1量子通信具有極強(qiáng)的安全性

量子通信這種新型的信息傳遞方式使得的已經(jīng)載有信息的量子態(tài)只能在已經(jīng)規(guī)定的兩個(gè)地放進(jìn)行完整的信息傳遞，因?yàn)榱孔討B(tài)的特有的性質(zhì)和在量子態(tài)上設(shè)有獨(dú)特的加密方式，導(dǎo)致了在信息傳遞整個(gè)過程中任何的嘗試截取或者嘗試解開量子態(tài)加密密碼的操作都會(huì)使得量子態(tài)改變自身原有的狀態(tài)，從而改變了量子態(tài)上載有的信息，所以即使量子態(tài)被截取或者被解密，也無(wú)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(duì)安全。

2.2量子通信的信息傳遞效率極高

量子態(tài)的運(yùn)動(dòng)頻率決定了量子信息的傳送效率，根據(jù)近幾年的科學(xué)研究表明，量子態(tài)的運(yùn)行速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們傳統(tǒng)認(rèn)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(shí)間滯留，這也就意味著量子通信的傳遞速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)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(xiàn)在社會(huì)上普遍運(yùn)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(xué)家們比較了同樣溫度下，同樣數(shù)量的量子通信載體與光纖通信的載體可攜帶信息的數(shù)量，結(jié)果表明光纖通信的的信息攜帶量?jī)H僅是量子通信的幾十分之一，這樣明顯的數(shù)據(jù)差說明了量子通信在信息容納量這一方面較比傳統(tǒng)通信方式有著非常大的優(yōu)勢(shì)。

3　量子通信技術(shù)的發(fā)展與其應(yīng)用前景的思考

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

3.1量子通信技術(shù)近年來的發(fā)展歷程

自美國(guó)最早將量子技術(shù)列入國(guó)家戰(zhàn)略以及國(guó)防安全研究發(fā)展計(jì)劃之后，美國(guó)以及歐盟等國(guó)家致力于量子通信的研究項(xiàng)目就有將近二十一個(gè)之多。在此之后日本也對(duì)量子信息這個(gè)技術(shù)提出了長(zhǎng)期的研究戰(zhàn)略，并且將量子信息的研究和發(fā)展作為二十一世紀(jì)重要戰(zhàn)略項(xiàng)目。我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)八十年代也開始研究這個(gè)新興項(xiàng)目，在將近幾十年的研究中取得了突出的成績(jī)，比如，在二零零三年到二零零八年這幾年中，以中國(guó)科學(xué)家們?yōu)橹鞯难芯繄F(tuán)隊(duì)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(shù)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(fā)送試驗(yàn)，還有的組建了世界上第一個(gè)有三個(gè)節(jié)點(diǎn)鏈狀構(gòu)成的光量子的電話網(wǎng)等，由此可見，現(xiàn)在中國(guó)在量子通信這一技術(shù)的研發(fā)方面已經(jīng)是位于世界前列的了，中國(guó)的量子通信技術(shù)一定會(huì)對(duì)我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)通信安全和國(guó)家安全做出巨大的現(xiàn)實(shí)的貢獻(xiàn)。

3.2量子通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用猜想和發(fā)展前景

文章前邊已經(jīng)介紹過量子通信技術(shù)的獨(dú)有特性和其具有的優(yōu)點(diǎn)，由此不難看出該技術(shù)在現(xiàn)在以及將來的社會(huì)發(fā)展中有很多方面的應(yīng)用前景。根據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)擁有的技術(shù)現(xiàn)狀和我國(guó)的國(guó)情發(fā)展，可以總結(jié)出一下幾個(gè)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的猜想。第一，可以應(yīng)用在軍事領(lǐng)域的

安全通信方面。鑒于這項(xiàng)技術(shù)具有絕對(duì)安全這一特性，那么就可以運(yùn)用在軍事領(lǐng)域中，用來傳遞各個(gè)區(qū)域或者各個(gè)國(guó)家之間的信息，傳遞信息的絕對(duì)安全性保證了軍事安全和國(guó)家安全。而量子通信的另一特征高效性可以使區(qū)域之間快速準(zhǔn)確的傳遞信息，保證信息的及時(shí)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(chǔ)國(guó)家重要信息的載體。重要信息的存放除了需要絕對(duì)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(guó)家的重要信息以及國(guó)家技術(shù)文件保存于量子信息庫(kù)中，并加以獨(dú)特的密鑰，既可以保證安全性有能夠節(jié)省存儲(chǔ)空間。第三，將量子信息與互聯(lián)網(wǎng)概念相結(jié)合，形成新型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于個(gè)人與企業(yè)。量子信息的高效率與大容量完全符合當(dāng)下我國(guó)直至全球快速發(fā)展的高速信息大數(shù)據(jù)時(shí)代。量子態(tài)可以在短時(shí)間儲(chǔ)存，傳送準(zhǔn)確的信息，可以滿足任何企業(yè)或個(gè)人對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息的要求。在企業(yè)發(fā)展中應(yīng)用這一新型技術(shù)，可以加快企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的收集整理，分發(fā)傳送，以及與其他企業(yè)的交流，加速企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，最終加快我國(guó)整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4　總結(jié)

從量子通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與近年來的迅速發(fā)展來看，量子通信在國(guó)家信息安全方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)民的日常生活等方面都有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景，這一新技術(shù)成為二十一世紀(jì)的主要信息交流方式已經(jīng)是必然，一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展了并不是真正的發(fā)展，只有當(dāng)國(guó)家的技術(shù)得到了發(fā)展，才算是真正的獨(dú)立發(fā)展。我國(guó)雖然在這項(xiàng)技術(shù)的一些研究方面名列前茅，為接下來的技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，但仍然需要不斷地探索實(shí)踐。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展需要國(guó)家和企業(yè)的積極投入，科研人員的不懈努力，從而為我國(guó)的信息技術(shù)發(fā)展做出奉獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]徐啟建,金鑫,徐曉帆等.量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析[J].中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2009,4(5):491-497.

[2]徐兵杰,劉文林,毛鈞慶等.量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的問題研究[J].通信技術(shù),2014,(5):463-468.

[3]胡廣軍,王建.量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].中國(guó)新通信,2014,(15):110-110.

[4]陳湘文.量子通信技術(shù)的最新進(jìn)展及其軍事應(yīng)用前景[J].艦船科學(xué)技術(shù),2008,30(z1):11-14.

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

作者簡(jiǎn)介：