量子通信是一种利用量子物理定律来保护数据的技术 。它可以让两个通信方之间共享加密的数据,而这些数据是通过粒子(通常是光子)来传输的,这些粒子被称为量子比特或qubit 。
它具有一种神奇的性质,就是它们像薛定谔的猫一样可以处于叠加态,也就是说它们可以同时表示多个1和0的组合 。
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【量子通信是什么?和传统通信有什么不同?】量子通信最常用的一种方法是量子密钥分发(QKD),它可以让两个通信方之间建立一个安全的密钥,用来解密传输的信息 。
QKD的原理是,两个通信方分别发送和接收一系列随机生成的量子比特,并通过公开信道进行比对和校验,从而得到一个只有他们知道的密钥 。
量子通信与传统加密方式有很大的不同 。传统加密方式依赖于数学算法来生成和破解密钥,而这些算法可能会被强大的计算机或者数学家所攻破 。
而量子通信则利用了量子力学中一个重要的原理:不可克隆定理 。
这个定理表明,任何未知状态的量子比特都不能被完美地复制 。这意味着如果有人试图拦截或者窃听量子通信中传输的信息,他们就会破坏原始信息,并且被立即发现 。
量子通信——中国领先目前 , 在量子领域的信息传递方面,中国的研究和应用已经走在了世界前列,取得了一系列令人瞩目的成就 。
首先,中国搭建了世界上最长的陆地量子通信网络,连接了北京和上海之间的超过2000公里的距离 。
这条网络由32个中继站组成,每个中继站都能够实现量子态转换和存储 , 从而保证了信息的连续传输 。这条网络已经投入商业运行,为政府、金融、能源等部门提供了高效安全的数据服务 。
其次,中国发射了第一颗量子卫星“墨子号”,开创了空间量子通信的新纪元 。这颗卫星能够将地面上两个相距12000公里的接收站之间建立起量子纠缠态,从而实现跨洲间和跨海洋间的量子密钥分发 。
这意味着中国可以通过卫星来构建一个全球范围内的量子通信网络,无需依赖于光纤或其他传统媒介 。
最后 , 中国还与其他国家进行了多项国际合作项目 , 在空间和地面上展示了量子通信的前沿应用 。
例如,在2017年,中国与奥地利之间进行了世界上第一个基于卫星的量子视频会议;在2020年,中国与意大利之间完成了首次基于卫星和光纤相结合的跨境量子密钥分发;在2021年,中国与德国之间实现了首次基于卫星和自由空间光学链路相结合的双向高速率密钥传输 。
可以说,中国在量子通信方面已经形成了一个完整而强大的体系,从理论到实验再到工程应用都有着突出优势 。
如果把信息传输比作是一场马拉松比赛,那么中国就像是一个身穿高科技装备、速度惊人、不断刷新记录、让对手望尘莫及的选手 。而美国则像是一个身穿普通运动服、速度平平、不断落后、只能眼巴巴地看着对手远去 。
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