所屬欄目:通信論文 發(fā)布日期:2019-08-01 09:40 熱度:
【摘要】 量子通信,很多人對量子通訊產生了濃厚的興趣,但其微觀規(guī)律脫離人類的直覺,并且很難在自然界中深奧預測的,是最難以解釋的,被人們稱為不可觸及的領域,從經典物理還是量子物理去解釋都不能說明微觀粒子的現象,好像是神在扔骰子一樣,是一般人無法想象的,文章首先介紹了對量子物理和量子通訊的理解,并逐層深入分析了量子通訊的發(fā)展現狀和策略。
【關鍵詞】 量子通訊 發(fā)展 評價
在量子物理方面,我國一直處在國際領先的地位,我國正在逐漸把量子物理應用到通訊領域,目前我國已經可以對原子等微觀粒子的運動軌跡進行人為干涉了。我國目前已成熟掌握了如何應用量子糾纏的效應進行信息加密,因為量子通訊方式在傳輸過程中很難被竊聽,所以量子通訊技術正在逐步取代其他通訊方式,成為我國在通訊技術領域的主要發(fā)展方向。
一、什么是量子物理
量子物理是從粒子維度去探究什么是世界,這與我們的一般習慣差不多(但與后來提到的弦論是不一樣的,弦論是認為閉合的弦組成了世界——想象一下橡皮筋的圖像,但是到現在為止只有理論成果,沒有做過試驗去證明這個理論,畢竟它的尺度已經大大沒有達到或超過了人類到現在的試驗能力,而且異常晦澀不容易理解)。舉個例子,從量子力學方面去分析,微觀粒子包含電子,質子,微中子,夸克等,從量子場論去說明,引力子是引力最小單位(目前還沒有被科學家探索出來),膠子在強力場是最小單位,弱規(guī)范玻色子是弱力場的最小單位,光子是電磁場中的最小單位。
二、什么是量子通訊
量子通信,具體來講叫做量子保密通信。保密的方法主要可以分為兩種:第一種是,信息被我們加密,我們再運用公共信道進行傳輸,就像互聯網一樣,就好像我們用帶鎖的盒子把信息鎖起來一樣,只有我們拿著唯一一把正確的鑰匙才能把信息從盒子中取出來,獲得信息。之前我們傳統(tǒng)的加密辦法也不過如此。但是,隨著互聯網技術突飛猛進的發(fā)展,這種方法在當代已經不是安全的方法了。但為了確保信息的安全性,我們可以用不確定性的量子來對信息進行加密。另一種是用一種通俗易懂的方式來解釋的,比如在甲和乙之間接一條電線,電線上每隔一米都會有一個放哨的警察,如果敵方間諜想要獲取我的信息,就只能在電線上來獲取我們的信息,這樣他必然會被我們的警察抓住。這樣一來我們就可以不必用繁瑣的密碼來傳達信息了,也就是保證了通道的安全。但是物理隔離的方法,肯定不現實,效率低成本高,距離有限。而量子的引入就能解決這一問題。
三、目前量子通訊的發(fā)展狀況和不足
(一)雖然我國在量子通訊技術領域起步比別的國家晚但是我國的發(fā)展速度卻異常迅速,上海、北京、濟南等許多地區(qū)在十年前先后建立了有關量子通訊的實驗網絡,在 2014 年從上海到北京的量子通訊線路已開始運行。正因如此,我國也成為了繼美國之后的第二個實現量子通訊線路超過 1500 公里距離的國家。我國在 2016 年成功發(fā)射了首個全球量子通信衛(wèi)星,并預計在 2030 年把中國的量子通訊衛(wèi)星網絡遍及全球各地,我國的信息安全產業(yè)和信息安全戰(zhàn)略性技術都離不開量子領域,中國的銀行業(yè)已經開始應用量子通訊技術進行信息的傳遞,以確保用戶信息的絕對安全,它將對我國信息安全產生重大影響。
(二)雖然我國在量子領域發(fā)展迅速,但目前量子通訊技術尚且不能滿足絕對安全。從量子通訊的角度來看,其信道節(jié)點、光源和接收器的不理想特性使其在實際應用中難以做到絕對的保密,在實際操作中,操控量子通信技術者也可能泄密。并且有關量子通信技術的設備成本造價十分昂貴,而且對于一些企業(yè)來說量子通訊信息傳輸設備在后期維護方面也要消費大量金錢,目前我國的掌握量子通訊相關技術的人員并不多,因此人才短缺也是一個主要的限制因素。不光如此,在信息長距離傳輸過程中可能還會出現嚴重的安全漏洞問題。因此量子通訊技術仍停留在實驗階段。
四、對量子通訊發(fā)展的建議
在通訊技術研發(fā)方面,國家應大力支持并加大資金投入,建立通訊技術專項研究小組,突破難關。在行業(yè)管理標準方面,國家要加快相關領域行為規(guī)章制度的制定,大力引導相關人員的技術發(fā)展,加強密碼、通訊領域的研究。總結:我國在量子通訊領域處于國際領先地位,根據近幾年量子通訊技術在我國的發(fā)展狀況來看,我國有希望在短時間內實現量子通訊的重大突破。但在資金、技術、人才等方面還存在一些問題亟待解決。我國量子通訊技術在未來產業(yè)方面具有廣闊的發(fā)展前景。
參 考 文 獻
[1] 第一次量子隱形傳態(tài):D. Bouwmeester, J. W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H.Weinfurter, and A.Zeilinger, "Experimental quantum teleportation,"Nature 390 (6660),575-579 (1997).
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文章標題:淺談量子領域在通訊領域的發(fā)展
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