量子保密通信开通 量子保密通信包括什么

量子通信是如何做到“安全”？

2016年11月16日，上海到合肥的量子干路当日开通。我国量子通信科学家潘建伟说，为实现广域量子通讯网络，理想的方法是先用光纤实现城域网；利用卫星实现广域网。量子通信城域网的技术目前已比较成熟。“为了实现广域量子通讯，目前我们正实施‘京沪干线’大尺度的光纤骨干网工程。这一技术先期主要应用在银行和金融行业，因为其保密性和安全性十分高。

20世纪初，普朗克、爱因斯坦、玻尔开创了量子物理学研究。随后，海森堡、薛定谔、狄拉克等物理学家建立了量子力学。从此，量子物理学沿着两编辑：赵楚 刘伟琼条路深刻地推动着人类文明发展。量子信息包括量子通信和量子计算，即信息传输和计算都将直接植根于量子物理学。其中量子通信作为排头兵，走在了这次信息革命的最前面，成为它的个突破点。

量子保密通信开通 量子保密通信包括什么

现在以单向发射为例，首先发射方用随机的滤镜序列测量出自己的光子序列，再把测量出的数字序列（可能含空，表示未测量到）发送给接受方。接收方也按同样的方法测量出一组数字序列，然后返回给发送方。

一个量子比特只含有零个经典比特的信息。因为一个经典比特是0或1，即两个向量。而一个量子比特只是一个向量（0和1的向量合成），就好比一个经典比特只能取0，或者只能取1，信息量是零个比特。

在量子保密通信过程中，发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单光子不可分割，者无法将单光子分割成两部分，让其中一部分继续传送，而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。又由于量子测不准原理和不可克隆定理，者无论是对单光子状态进行测量或是试图之后再测量，都会对光子的状态产生扰动，从而使行为暴露。理论表明，通信双方只要按照协议产生了密钥，就一定是安全的。

“无条件安全”的量子通信，你必须知道这些~

通过相互告知对方自己测量出的数字序列，然后再进行对比这一过程，双方就能够就数字序列的问题达成一致（具体作问题在此略去）。而这个一致的数字序列就是所说的量子密钥了，通过这个量子密钥，双方可以安全地进行加密文件的通讯，并且他人没有这个密钥是难以文件的。

2016年8月中旬，我国将择机发射首颗“量子科学实验卫星”。如果卫星成功运行，我国将成为世界上首次实现卫星和地面之间量子通信的，并结合地面已有的光纤量子通信网络，初步构建一个广域量子通信体系，在世界上率先实现全球化的量子保密通信。

众所周知，通信保密在国防、金融、政务、商业等领域具有重要作用。就目前和可以预见的将来来看，量子通信被公认是迄今为止被严格证明能"无条件安全"的通信方式，可确保通信安全和提升计算速度。

量子世界中存在一监制：科学院计算机网络信息中心种类似“心电感应”的现象，即通常所说的量子纠缠。实验验证，具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化。其原因目前还没搞清楚。

量子通信是利用量子的纠缠效应进行信息传递的新型通信方式。它主要基于量子纠缠态的理论，使用量子其中，“量子密钥”使用量子态不可克隆的特性来产生二进制密码，为经典比特建立牢不可破的量子保密通信。传态的方式实现信息传递。

传统的通信加密和传输安全都是依赖于复杂的算法，但是只要对方的计算能力足够强大，再复杂的保密算法都能够被，所以都不能够做到安全。量子通信的安全性基于量子物理基本原理，作为光的最小颗粒，单个光量子在传输信息的时候具有不可分割和不可被的两大特性，从而能保证信息的不可和不可，因此，哪怕计算能力再强也是不了的。

量子通信永远不会泄密的原因之一是，量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥，因此无法信息；其二，分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，其中1个粒子的量子态发生变化，另1个粒子的量子态就会随之立刻变化，根据量子理论，任何干扰都会立刻改变量子态，使窃取者得到的信息遭到破坏，并非原有信息。

与成熟的传统通信技术相比，量子通信具有以下主要优点：

虽然在光纤中可以实现城域量子通信网络，但由于光量子易被光纤吸收，存在固有的光量子损耗，与环境的耦合也会使量子纠缠品质下降，导致信号在光纤传送的过程中越来越弱，因此仅仅利用光纤难以实现远距离的量子通信。另外，近地面自由空间通道会受地面障碍物、地表曲率、气象条件的影响，光量子传输难以在地面自由空间中向远距离拓展。

（专家：杭添仁 航天科普作家）

量子通信这么厉害，美国为什么不发量子通信卫星？

量子通信网络

随着我国量子技术在应用方面的不断尝试与突破。从最开始关注量子通信，到后面的量子卫星，再到本月初的量子计算机。把所有这些技术连接起来一想，小编才突然意识在量子技术上其实是在低调的进行全面布局和推进。已经从过去的发展中吸取教训，欧洲导航卫星合作，空间站等，有哪一个不是受人气？所以未来只能由自己掌控，量子技术的基础建设一个都不能落下，不仅要全，还要精！

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今年5月，中科大潘建伟院士团队构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。潘建伟团队还与浙江大学王浩华课题组合作，实现了目前世界上数目（10个）超导量子比特的纠缠。目前在传统计算机CPU领域已经追赶了几十年，至今仍然落后于西方，也许现在的比特量子处理器才能真正的带给我们赶超西方的希望。潘建伟团队中的最年轻的35岁科学家陆朝阳在近期演讲中也表示，到2030年，50个量子位的新一代计算机投入实际应用，绝非幻想。

量子计算机

不可忽视西方，不可盲目乐观

目前，上面提到的我国在量子方面的突破当然是值得我们骄傲的。但我们也要时刻注意西方的发展进度。尤其是美国的大学，多的就是人才。5月初潘建伟团队做报告时就公开表示，美国在量子计算机方面的人才是的数倍。而且他们不只一个机构在研究。在这方面的发展其实压力很大，不可盲目乐观。

什么是量子纠缠？量子通信如何保密

量子通信是将信息编码加载到单个光量子叠加态的偏振方向上。在量子保密通信过程中，发送方和接收方采用单个光量子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单个光量子是光能量的最小组成单元，不能被再分割，所以在单个光量子发射的情况下，者无法将单个光量子分割成两部分，让其中一部分继续传送，而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。又由于不可被的，所以者无论是对单个光量子状态进行测量或是试图之后再测量，都会对光量子的状态产生扰动，从而使行为暴露。

量子纠缠又译量子缠结，是一种量子力学现象，其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子态，此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积

2. 理论上也没有带宽的限制， 就好比你问光通信有没有带宽限制，是没有，但光通信具体的通信标准比如GPOM， 就有了。 目前还没有量子通讯的技术标准，而且量子通讯目前也只能用于加密， 必须使用传统信道传输密钥，而且加上在传输过程中的退相干效应， 理论上带宽是要低于和它匹配的传统信道的。

量子密码特指利用量子纠缠态的一对相互纠缠的粒子之间“神秘”的相互关联来产生密钥，如果有第三方介入，这种关联就会被破坏，就能被发现，然后让此次产生的密钥作废，再重新来过。仅当只有量子不可克隆定理：当事双方参与时，密钥才能顺利产生，亦即此密钥的产生绝不会被第三方知晓，以达到保密的目的。有第三方介入，密钥就不能产生——这是量子密码的核心。

以物理知识来讲量子纠缠是什么回事？

量子通信保密性这么强，美国这个军事大国为什么不发量子卫星？

导读

美国作为一个军事大国，在量子通信领域也有一定的研究和发展。然而，不发量子卫星的原因可能有以下几个方面：

2.成本考虑：量子通信卫星的开发和发射成本较高，而美国可能认为现有的通信卫星已经能够满足其军事需求，因此暂缓量子卫星的发展。

1.技术难题：量子通信技术仍处于发展阶段，存在许多技术难题需要克服。例如，量子卫星的信道损耗、链路维持和远距离量子密钥分发等技术难题需要解决。

量子力学对普通人来说是一个很难接触到的领域，其中的一些理论过于晦涩，所以以下尽量避免提及量子力学理论，就用一些大家都能理解的原理来阐述吧，争取让部分有相关知识的人能看懂。

3.保密性质疑：尽管量子通信在理论上具有较高的保密性，但仍然存在一些安全漏洞和隐患。美国可能对此持谨慎态度，希望在技术上进一步成熟之后，再考虑发射量子卫星。

5.合作：美国可能希望与其他合作，共同研发和发射量子通信卫星。这样可以降低成本，共享技术成果，并避免在量子通信领域落后于其他。

总之，美国不发量子卫星的原因可能有多种，包括技术难题、成本考虑、保密性质疑、战略选择和合作等方面。尽管美国在量子通信领域有一定的研究和发展，但在量子卫星的发射方面可能仍然持谨慎态度。

量子通信这么厉害，美国为什么不发量子通信卫星？

1.量子密钥分配

随着我国量子技术在应用方面的不断尝试与突破。从最开始关注量子通信，到后面的量子卫星，再到本月初的量子计算机。把所有这些技术连接起来一想，小编才突然意识在量子技术上其实是在低调的进行全面布局和推进。已经从过去的发展中吸取教训，欧洲导航卫星合作，空间站等，有哪一个不是受人气？所以未来只能由自己掌控，量子技术的基础建设一个都不能落下，不仅要全，还要精！

今年5月，中科大潘建伟院士团队构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。潘建伟团队还与浙江大学王浩华课题组合作，实现了目前世界上数目（10个）超导量子比特的纠缠。目前在传统计算机CPU领域已经追赶了几十年，至今仍然落后于西方，也许现在的比特量子处理器才能真正的带给我们赶超西方的希望。潘建伟团队中的最年轻的35岁科学家陆朝阳在近期演讲中也表示，到2030年，50个量子位的新一代计算机投入实际应用，绝非幻想。

不可忽视西方，不光子具有偏振性大家都知道吧，其实光子也是量子的一种。现在给出两种滤镜，+型和×型，规定+型中横为0、竖将滤镜的摆放角度设置为可以在这两种中随机切换，那么每一组光子通过后，我们都能够得到一对序列。由于滤镜摆放角度的随机性，难度也随之增加，这是安全密码的理论之一。为1，×型中左斜为0、右斜为1的话，偏振光子穿过后，不论最终偏振方向如何，我们都可以用0和1来表示。可盲目乐观

目前，上面提到的我国在量子方面的突破当然是值得我们骄傲的。但我们也要时刻注意西方的发展进度。尤其是美国的大学，多的就是人才。5月初潘建伟团队做报告时就公开表示，美国在量子计算机方面的人才是的数倍。而且他们不只一个机构在研究。在这方面的发展其实压力很大，不可盲目乐观。

量子通信是如何实现通信加密的?

我国科研团队研发的10比特量子处理器

称，专家表示，信息发送者甲想和者乙共享量子密码。首先，发送者甲需要把一个个的单光子发送给乙，一边发一边随机地选择单光子的状态，并把自己的随机选择方式记录下来。同时乙也需要把收到的光子随机地测量一遍，然后把每个测量方式通过经典通信方式告诉甲。

结论：量子密钥在加密通讯这一方面的应用是很厉害的，安全性和私密性都特别高，基本上不会有泄露的风险。

接下来，甲把乙的测量方式和自己的随机选择方式做对比，保留测量方式相同的光据，近年来，随着量子的各种奇妙特性被科学家不断认识，实用的新技术也被逐渐开发出来，量子通信就是其中之一，量子密钥分发通过生成量子密码来给传统的通信加密。子，去掉不同的，留下的这些光子的测量结果，就构成了量子密码。然后，乙就可以依据这些密码打开保密信息。

据悉因为传统通信的密钥都基于非常复杂的数学算法，只要是通过算法加密的，人们就可以通过计算进行。而量子通信则可以做到很安全，不被破译和，这在数学上已经获得了严格的证明。

希望量子通信可以早日实施！

商用量子通信专网测试成功 安全通信来了？

（即克隆）任何一个粒子的状态前，首先都要测量这个状态。但是量子态不同于经典状态，它非常脆弱，任何测量都会改变量子态本身（即令量子态坍缩），因此量子态无法被任意克隆。这就是量子不可克隆定理，已经经过了数学上严格的证明。

出品：科普2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。我国在世界上首次实现地空量子通信，这种方式能极大提高通信保密性。期间，墨子号进行了星地高速量子密钥分发实验、广域量子通信网络实验、星地量子纠缠分发实验、地星量子传态实验。

4.战略选择：美国的军事战略可能更倾向于发展其他领域的技术，例如人工智能、无人驾驶系统等。这些技术可能被认为是更紧迫的需求，因此量子通信卫星的发射被推迟。

制作：山夕团队 以凡

信息安全是大家关注的焦点，使用量子技术对信息进行加密是目前最有效的办法之一。据央视7月9日，我国商用量子通信专网——济南政机关量子通信专网近日完成测试，保密性、安全性、成码率的测试均达到设计目标，整套网络预计今年8月底正式投入使用。

“安全”的通信是千百年来人类的梦想之一，而在今日这个信息技术飞速进步的时代，“安全”的通信却几乎是海市蜃楼。那么用量子通信究竟能如何实现通信的“安全”？跟其他的通信方式想比又有哪些“”优势？

信息安全的历史发展

要说信息安全，其实并不是一个现代词，早在古希腊时期，人们就已经发明了种种保密措施——人将皮革包裹在特定尺径的棍子上，再写上传递给他人的信息。而信息的接收者只需要有根同等尺径的棍子，收到皮革后再将皮革裹到棍子上就可以读出原始信息。即便这张皮革中途被截走，只要对方不知道棍子的尺径，所看到的也只是一些零乱而无用的信息。这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。

信息安全的发展历程

20世纪初期，通信安全主要涉及电话、电报、传真等，而在此过程中存在的安全问题主要是在信息交换阶段，信息的保密性故而十分重要，因此，对安全理论和技术的研究更侧重于密码学。

20世纪60年代后，随着计算机软硬件的发展，单纯靠复杂的密码已经无法满足保密的要求，人们对安全的关注已经逐渐扩展为以保密性、完整性和可用性为目标的信息安全阶段。

20世纪80年代开始，由互联网而产生的信息安全问题跨越了时间和空间，由此衍生出了诸如可控性、抗抵赖性、真实性等其他的原则和目标，信息安全也转化为从整体角度考虑其体系建设的信息保障阶段。

21世纪，信息安全现在已经由主机的安全技术发展到了网络的安全，从单层次的安全发展到了多层次立体的安全，从个人信息安全发展到了信息安全。据美国战略和问题研究中心发布的数据显示，网络犯罪每年给全球带来高达4450亿美元的经济损失。

“相对”的通信安全VS“”的通信安全

随着人们对于通信安全的要求愈来愈高，确保通信安全的手段也愈来愈多——传统意义上，有几种方法可以提供安全的通讯：种是保证传输介质的物理安全，即使任何人都不可能在传输介质上接上自己的窃密线或“”，一般会采用一种简单的（但很昂贵）高技术加压电缆，可以获得通讯的物理安全；第二种方法是加密重要数据，即通过数学计算进行加密。

但从理论上来说，传统的数学计算加密方法都是可以破译的，再复杂的数学密钥也可以找到规律，因此我们上述提到的都是“相对”的通信安全，也即在一定程度上都是可以人为的，那么我们导引提到的由量子技术实现的“”通信安全，是怎么实现的呢？

量子通信原理

量子通信是量子信息学的一个重要分支，以量子态作为信息元实现对信息的有效传送，具有保密、通信容量大、传输速度快等优点，可以完成经典通信所不能完成的特殊任务，如构建无法破译的密钥系统等，因此量子通信成为当今世界关注的科技前沿。

量子通信的基本思想主要包括两部分：一为量子密钥分配，二为量子态传输。

量子密钥分配不是用于传送保密内容，而是在于建立和传输密码本，即在保密通信双方分配密钥，俗称量子密码通信。

1984年，美国的Bennett和加拿大的Brassart提出著明的BB84协议，即用量子比特作为信息载体，利用光的偏振特性对量子态进行编码，实现对密钥的产生和安全分配。BB84协议被证明是迄今为止无人攻破的安全密钥分配方式。

通过量子密钥分配可以对安全的通信密码加以建立，在一次一次的加密方式下，点对点方式的安全经典通信便得以实现。量子通信的安全性保障了密钥的安全性，从而保证加密后的信息是安全的。

量子密钥分配加密（来源网络）

量子态传输的基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息；而量子通道是指可以保持量子态的量子特性的传输通道。接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。

量子态传输应用示意图（来源网络）

可见，量子通信已然成为现代通信的必经环节，在我们导引中，济南政机关量子通信专网的核心机房，专网内的所有通信数据，量子加密后，与周边数百平方公里的近200个终端进行保密通信。可以说是量子通信商用的“完美步”，这也为我们未来的通信安全提供了新的希望。

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量子通信是如何做到“安全”？

为此，发展量子卫星通信是远距离光量子传输的必由之路。它能克服地表曲率、没有障碍物的阻碍；光量子在光纤中的损耗远高于自由空间的损耗，大气对光量子的吸收和散射远小于光纤，并能保持光量子极化纠缠品质。另外,受到地面条件的限制，很多地方无法铺设量子通信的专用光纤。

20世纪初，普朗克、爱因斯坦、玻尔开创了量子物理学研究。随后，海森堡、薛定谔、狄拉克等物理学家建立了量子力学。从此，量子物理学沿着两条路深刻地推动着人类文明发展。量子信息包括量子通信和量子计算，即信息传输和计算都将直接植根于量子物理学。其中量子通信作为排头兵，走在了这次当传输的量子态是一个纠缠态的一部分时，传输就变成了量子纠缠交换。利用纠缠交换，可以将两个原本毫无联系的粒子纠缠起来，在它们之间建立量子关联。传态和纠缠交换可以把物体的量子信息在瞬间无误地传送到遥远的地方，这看起来很像科幻电影中的瞬时传送，利用它们可以实现超远距离的量子密钥分配，为全球范围的通信加上一把安全的“量子锁”。信息革命的最前面，成为它的个突破点。

我国商用量子通信专网测试成功（来源网路）

一个量子比特只含有零个经典比特的信息。因为一个经典比特是0或1，即两个向量。而一个量子比特只是一个向量（0和1的向量合成），就好比一个经典比特只能取0，或者只能取1，信息量是零个比特。

在量子保密通信过程中，发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单光子不可分割，者无法将单光子分割成两部分，让其中一部分继续传送，而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。又由于量子测不准原理和不可克隆定理，者无论是对单光子状态进行测量或是试图之后再测量，都会对光子的状态产生扰动，从而使行为暴露。理论表明，通信双方只要按照协议产生了密钥，就一定是安全的。

什么叫量子通信？

为此，发展量子卫星通信是远距离光量子传输的必由之路。它能克服地表曲率、没有障碍物的阻碍；光量子在光纤中的损耗远高于自由空间的损耗，大气对光量子的吸收和散射远小于光纤，并能保持光量子极化纠缠品质。另外,受到地面条件的限制，很多地方无法铺设量子通信的专用光纤。

量子通信是近年来，我国科学家潘建伟院士带领的团队在自由空间量子纠缠分发和量子传态实验方面不断取得领先的突破性成果，为基于卫星的广域量子通信和量子力学基础原理检验奠定了坚实基础。一种基于量子力学原理的安全通信方式，利用了量子态叠加和纠缠的特性，可以对信息进行加密和传输。

量子通信利用量子比特（qubit）作为信息载体，通过控量子比特的状态一是保密性强。二是隐蔽性高，量子通信是一种完全无“电磁”的通信技术，现有的电探测系统无法对其进行探测。三是应用性广，量子既可在太空中进行通信，又可以在海底等恶劣条件下通信，还可以在光纤等介质中进行信息“传递”，可以应用到各种应用场景。四是时效性高，由于量子通信时延为零，能极大地提高通信速度。来进行信息的传输和加密。

相比传统通信方式，量子通信具有更高的安全性和效率，可以防止信息被和篡改。因此，量子通信在信息安全领域具有广泛的应用前景。