量子通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

【摘 要】近20年以來，新型交叉學(xué)科的發(fā)展，同時處于信息時代，通信技術(shù)的發(fā)展、通信方式的改變，通信技術(shù)也被很廣泛的應(yīng)用到很多地方。[1]其中，量子通信（Quantum Teleportation ）技術(shù)其大容量以及保密通信的實現(xiàn)、可以構(gòu)筑大容量的通信網(wǎng)絡(luò)的特點使之受到各個領(lǐng)域的廣泛歡迎以及極其廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)用成效也非常突出。在數(shù)字信息處理中，量子密鑰也是對量子通信技術(shù)能力有著直接影響的核心內(nèi)容。

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

1.量子通信技術(shù)的特點及其發(fā)展歷程

1.1量子通信技術(shù)的優(yōu)點

量子通信系統(tǒng)是物理的量子學(xué)與現(xiàn)在信息理論想交叉的學(xué)科通訊技術(shù)，一類傳輸?shù)氖墙?jīng)典傳輸，一類是量子傳輸。其中經(jīng)典傳輸是密鑰的傳輸，而隱形的傳輸是無距離精確完美的傳輸。量子通信技術(shù)在信息化時代剛興起不久，并迅速被應(yīng)用到很多的領(lǐng)域中，并發(fā)揮了重要的作用。這一通信有密鑰技術(shù)、遠距離的傳送、編碼的實現(xiàn)、國防等領(lǐng)域中普及，而且通信技術(shù)具有高效率、靈活、高速、絕對安全的信息的傳輸、通訊時常可以為零等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用各個領(lǐng)域。

1.2量子通信技術(shù)的提出發(fā)展歷程

量子通信技術(shù)的提出簡要分為19世紀進入通訊時代、信息交流與通信技術(shù)的演化、量子通信技術(shù)的突破。[2]

19世紀進入通訊時代，以往的通信技術(shù)是通過電磁波之類的信息載體進行信息的傳送，速度很慢，沒有量子效應(yīng)的研制，這樣的受很多因素條件限制比較大，空間距離就有可能讓一些領(lǐng)域信息傳輸不夠精準，一直都是信息載體的傳輸，效率不高且應(yīng)用起來夠完美。自從信息交流演化進程發(fā)展的加快，量子態(tài)開始迅速發(fā)展，時刻體現(xiàn)“零距離”、“高效率”“絕對安全實現(xiàn)”開始了通信傳輸進程的加快。最后在量子態(tài)的發(fā)展下具有了現(xiàn)在技術(shù)所需要的社會功用，具有很大的實用性。隨著量子態(tài)中運用物理特性，例如原子可以表征粒子的物理特性、以及“量子效應(yīng)”一個粒子的改變會牽引另一個粒子無論多遠都會發(fā)生改變等的發(fā)展、遠程通信技術(shù)，以及隱形傳輸?shù)陌l(fā)展，都帶來了量子通信傳輸研究領(lǐng)域的技術(shù)飛躍發(fā)展。

2.量子通信技術(shù)在各個信息化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用

2.1量子通信技術(shù)在發(fā)射衛(wèi)星上天中的應(yīng)用

量子通信傳輸不僅被應(yīng)用到通信、多媒體、人工智能當(dāng)中，也被各個領(lǐng)域運用，在日常生活中比較常見的是發(fā)射衛(wèi)星上天網(wǎng)絡(luò)的建立、以及利用衛(wèi)星建立的網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)中轉(zhuǎn)，在較之非量子通信上有著不可替代的優(yōu)勢。量子通信技術(shù)雖然剛剛研究起步，但是確實研究的前景最為看好的通信傳輸技術(shù)，量子通信傳輸提供的零距離實現(xiàn)可以說是為其無空間受制最為成功的跨越，傳輸效率也因為量子通信傳輸?shù)牧孔討B(tài)處理，所以在傳輸中對完美傳輸要求精準這樣嚴格的條件下，而量子信息技術(shù)恰恰滿足了對于這樣捕捉能力的需求，利用紅外單光子探測器就實現(xiàn)了很好的捕捉。

2.2量子通信加密原理在國防、軍事領(lǐng)域中的運用

利用量子效應(yīng)，利用量子態(tài)的粒子攜帶密碼信息，就不會有被竊聽的風(fēng)險，這樣的應(yīng)用到具有安全機密要求極高的軍事領(lǐng)域中，保護通信密碼的通信傳輸是量子通信的運用是對安全最完全的實現(xiàn)。以往通信傳輸受安全系數(shù)不高、傳輸距離的制約，不能對軍事機密安全保證、空間距離大大制約了軍事領(lǐng)域的發(fā)展。實現(xiàn)了“絕對安全‘這便直接決定了量子信息傳輸選擇中量子理論的重要地位。[1]而且由于是信息僅僅是“黏著”在一個光子或者電子上，可以達到保證“竊聽”時信息的改變，這樣的量子應(yīng)用無疑是保證了內(nèi)容絕對保密的關(guān)鍵的因素，這樣加密方法是很難破譯的、絕對安全以及突破傳統(tǒng)數(shù)學(xué)加密方法，可以說，任何的“竊聽”的活動以及信息的“攔截”都會改變量子狀態(tài)。根據(jù)調(diào)查顯示，大部分的軍事領(lǐng)域?qū)⒘孔用荑€為自己所用，已滿足現(xiàn)在競爭的需求，而且80%以上的軍事、國防需要安全保證、遠距離、高效率的傳輸信息技術(shù)。使量子密鑰在安全性、距離的傳輸以及量子態(tài)等轉(zhuǎn)換得到保證，量子密碼代替了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)密碼可以破解的方法，在運用量子密碼之后，保證了信息的絕對安全的保證。

2.3量子通信技術(shù)在空間信息傳輸中的應(yīng)用

現(xiàn)如今信息時代傳輸高效安全是關(guān)鍵因素，信息傳輸?shù)年P(guān)注焦點主要集中在信息化安全、高效、遠距離的傳輸上面，就是能安全、大容量的傳輸信息，且事實證明在傳輸上，因為距離原因上面，對于穩(wěn)定性的傳輸技術(shù)還是需要由理論上升為研究實踐的提高。

3.量子通信技術(shù)的發(fā)展前景展望

3.1網(wǎng)絡(luò)密鑰會有更大的“新”突破

網(wǎng)絡(luò)密鑰對于軍事以及國防的安全性保證當(dāng)之無愧對于安全系數(shù)高的領(lǐng)域能實現(xiàn)應(yīng)用。但是還是沒有被大規(guī)模的應(yīng)用，這就是與量子糾纏有關(guān)，因為長距離的量子的穩(wěn)定性還在創(chuàng)意研發(fā)階段，不過，實現(xiàn)更遠距離的有效的密鑰的理論與實踐能力都是會有更大的進展并且因為量子密碼傳輸在全球都會實現(xiàn)安全的信息傳輸。

3.2滿足更“大容量”方面的發(fā)展

數(shù)字信號處理技術(shù)打破了所受空間、距離以及安全等等的種種限制，同時對容量的需求給予了極大的滿足，大容量可以實現(xiàn)高清晰圖像，例如：可以實現(xiàn)超高速數(shù)據(jù)的傳輸。[2]目前，應(yīng)用領(lǐng)域，80%以上的全球因特網(wǎng)絡(luò)是以量子通信為基礎(chǔ)的，預(yù)計以后全球化的通信技術(shù)的發(fā)展都要以此為基礎(chǔ)。

3.3宇宙空間探索的更“快”進程

量子通信傳輸?shù)男畔⒓夹g(shù)，可以實現(xiàn)長距離且絕對安全的傳輸。不受空間等變化影響，可以并行執(zhí)行多個操作，最可貴的是可以實現(xiàn)通信時常為零，甚至是超光速進行傳輸能力，將量子通信傳輸技術(shù)應(yīng)用于宇宙探索中，這是當(dāng)前發(fā)展的趨勢能夠加速我們在探索宇宙中的。

4.結(jié)論

在這樣一個通信技術(shù)與交流、競爭并存的時代，通信技術(shù)的的如何更好的應(yīng)用也是關(guān)鍵的問題，尤其是現(xiàn)在軍事、經(jīng)濟等領(lǐng)域的競爭，空間攔截“竊聽”技術(shù)研究國家的增多，量子力學(xué)與信息學(xué)的結(jié)合，如果不能不能很好的利用和很快將信息化時代的優(yōu)勢為自己所用，造成發(fā)展或者國家經(jīng)濟的發(fā)展出現(xiàn)被淘汰的境地。

綜上所述，在信息化時代需要在一個較為大容量、安全的傳輸能力下，傳輸信息。而量子通信技術(shù)在實際的通信以及衛(wèi)星、國防等領(lǐng)域的應(yīng)用，因為遠距離、高效、安全保證的能力的優(yōu)點，促進了各個領(lǐng)域更好的發(fā)展，很好的結(jié)合信息學(xué)知識，向更好的方向發(fā)展的，因此，高效運用量子通信技術(shù)，將優(yōu)點應(yīng)用到各個領(lǐng)域，加速各個領(lǐng)域的發(fā)展同時也會使量子通信滲透進我們生活，量子通信技術(shù)的也使我們?nèi)祟惏l(fā)展的進程的加快。

【參考文獻】

[1]蘇曉琴，郭光燦.量子電子學(xué)報[M].2007，11.

[2]楊振寰.美籍華人.熵與信息光學(xué).（Entropy and information optics），1999.