量子信息机理与技术实验报告,量子信息技术?

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量子信息技术?

简单的说,量子信息技术就是用量子力学的原理,来给信息加密,使得信息在物理最高水平上实现保密,但很遗憾的是,物理学也并不是完美的,所以虽然破译量子通信的技术,在50年内还没有太大的可能,但是30年内实现部分信息的窃听,还是有可能的

量子信息技术的意义?

量子通信包括量子密钥分发和量子比特传输。前者通过BB84协议建立不可复制的量子密钥,能从根本上排除窃听,是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式。后者通过建立远距离量子纠缠,不但可以验证量子力学非定域性,还可以为未来量子计算机之间传输量子比特。

量子计算利用量子叠加态进行并行计算,会突破摩尔定律的限制,为密码分析、气象预报、矿产勘探、网络大数据等大量信息处理提供解决方案。量子模拟可揭示高温超导、惯性约束核聚变等系统复杂物理机制,为先进材料制造和新能源开发奠定科学基础。

量子精密测量利用量子技术通过对重力、时间、位置等物理参数的超高灵敏度测量,可大幅度提升卫星导航、激光制导、潜艇定位、医学检测和引力探测的准确性和精度。

量子科技潜在优势明显,可能深刻改变中国产业发展路径。量子技术以量子效应为基础,在应用上大体可分为量子调控和量子信息两个方面。第一方面应用主要体现在纳米材料和纳米器件,纳米电子和纳米光子学就是当前光电子领域的前沿和热门研究方向;第二方面是利用量子效应的深度应用。当前热门量子通信,量子计算和量子计量都属于这一范畴。两个方面的研究相比,前者是基础,相关工作如火如荼;后者是前者价值的另一个体现,已经开始发轫,可能对信息技术产生颠覆性影响。

“量子通信”的原理及其意义是?

  量子通信(QuantumTeleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通信是20世纪80年代开始发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,21世纪初,这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。  量子通信又称量子隐形传送(QuantumTeleportation),“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信是一种全新通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。  按照常理,信息的传播需要载体,而量子通信是不需要载体的信息传递。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元(如:原子),制造出原物完美的复制品。  量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。  量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科,与成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,具有保密性强、大容量、远距离传输等特点,是21世纪国际量子物理和信息科学的研究热点。  2研究历史  1982年,法国物理学家艾伦·爱斯派克特(AlainAspect)和他的小组成功地完成了一项实验,证实了微观粒子“量子纠缠”(quantumentanglement)的现象确实存在,这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。从笛卡儿、伽利略、牛顿以来,西方科学界主流思想认为,宇宙的组成部份相互独立,它们之间的相互作用受到时空的限制(即是局域化的)。量子纠缠证实了爱因斯坦的幽灵——超距作用(spookyactioninadistance)的存在,它证实了任何两种物质之间,不管距离多远,都有可能相互影响,不受四维时空的约束,是非局域的(nonlocal),宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。  在量子纠缠理论的基础上,1993年,美国科学家C.H.Bennett提出了量子通信(QuantumTeleportation)的概念。量子通信概念的提出,使爱因斯坦的“幽灵  (Spooky)”——量子纠缠效益开始真正发挥其真正的威力。1993年,在贝内特提出量子通信概念以后,6位来自不同国家的科学家,基于量子纠缠理论,提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案,即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,把另一个粒子制备到该量子态上,而原来的粒子仍留在原处,这就是量子通信最初的基本方案。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义,而且可以用量子态作为信息载体,通过量子态的传送完成大容量信息的传输,实现原则上不可破译的量子保密通信。  1997年,在奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作,首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”,作为信息载体的光子本身并不被传输。

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