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更新时间：2023-01-20 17:26:42
量子通信中国研究及应用
量子通信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。量子通讯是近二十年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，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。 2017年8月，上海交通大学金贤敏团队成功进行了首个海水量子通信实验，观察到了光子极化量子态和量子纠缠可在海水中保持量子特性，在国际上首次通过实验验证了水下量子通信的可行性，向未来建立水下及空海一体量子通信网络迈出重要一步。 中国研究 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室的潘建伟教授及其同事，利用冷原子量子存储技术在国际上首次实现了具有存储和读出功能的纠缠交换，建立了由300米光纤连接的两个冷原子系综之间的量子纠缠。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。该实验成果完美地实现了长程量子通信中亟需的"量子中继器"，向未来广域量子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 量子通信 量子通信 2010年，中国科学技术大学和清华大学的研究人员完成了一项创举，他们的*空间量子通信实验将通信距离从先前的数百米记录一步跨越到16公里。此刻，中国科学技术大学上海研究院的研究人员再次创造了新纪录，他们将通信距离扩大到了97公里，横跨中国的一个湖泊。报告发表在预印本网站上。研究人员在海拔约4000米的青海刚察湖上完成了这次*空间信道量子实验，他们不是在湖这边发射光子，然后让它在湖对岸重新出现，而是利用量子纠缠--即两个量子态互相影响的粒子--在新地点重新创造出相同的量子比特。他们在四个多小时内向97公里外远距传输了1100多个光子。将量子通信距离延长到100公里意味着可以从地面与卫星进行通信，全球范围的量子通信正在变成现实。 量子信息因其传输高效和绝对安全等特点，被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究，并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国2001年以来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破，中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项，力争在2015年左右发射全球首颗"量子通讯卫星"。 中国量子领域的首席科学家潘建伟 中国量子领域的首席科学家潘建伟 中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人，与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队，于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的*空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明，无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态，还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行，为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础。 在高损耗的地面成功传输100公里，意味着在低损耗的太空传输距离将可以达到1000公里以上，基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。已量子通讯卫星核心技术的突破，也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。 2013年10月，中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在高维量子信息存储方面取得重要进展:该实验室史保森教授领导的研究小组在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放。这项研究成果在线发表在《自然·通讯》上。 中国应用 作为新一代通信技术，量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性，成为近几年来国际科研竞争中的焦点领域之一。合肥城域量子通信试验示范网于2010年7月启动建设，投入经费6000多万元。经过中国科学技术大学和安徽量子通信技术有限公司科研人员历时1年多的努力，项目建成后试运行，各项功能、指标均达到设计要求。该项目2012年3月29日通过安徽省科技厅组织的专家组验收，30日正式投入使用。 具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区，使用光纤约1700公里，通过6个接入交换和集控站，连接40组"量子电话"用户和16组"量子视频"用户。此刻主要用户为对信息安全要求较高的*机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所，如合肥市*局、合肥市应急指挥中心、中国科学技术大学、合肥第三人民医院及部分银行网点等。 合肥量子通信网的建成使用，标志着我国继量子信息基础研究跻身全球一流水平后，在量子信息先期产业化竞争中也迈出了重要一步。此刻，我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中，未来这些城市将通过量子卫星等方式联接，形成我国的广域量子通信体系。 近年来，随着以科大国盾量子系列产品为代表的量子通信基础设备日臻成熟，一批面向应用平台开发并致力于探索商业化推广量子安全通信服务的企业不断涌现，神州量子、苏州科达、中经量通、中创为、九州量子、基点量子等就是这样的开拓者。 中国是世界上率先把量子通信产业化的国家，据了解，量子通信不仅可以用于军事、国防等领域的*保密通信，还可以用于涉及秘密数据、企业机密、包括*金融、电信、保险、证券、银行、工商、财政等领域和部门，而如果技术又正好成熟，未来应用市场前景将异常广阔。 我国科学家潘建伟等人近期在国际上首次成功实现百公里量级的*空间量子隐形传态和纠缠分发，为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定技术基础。 量子信息因其传输高效和绝对安全等特点，被认为可能是下一代ＩＴ技术的支撑性研究，并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国近１０年来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破，中科院于２０１１年启动了空间科学战略性先导科技专项，力争在２０１５年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。 中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人，与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队，于２０１１年１０月在青海湖首次成功实现了百公里量级的*空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明，无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态，还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行，为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础。 “在高损耗的地面成功传输１００公里，意味着在低损耗的太空传输距离将能达到１０００公里以上，基本上解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。”研究组成员彭承志介绍说，量子通讯卫星核心技术的突破，也表明未来构建全球量子通信网络具备技术可行性。[1]