高噪声下的高维量子通信,你了解吗?

高噪声下的高维量子通信,你了解吗?
2021年12月03日 14:54 人民微看点

打个电话,会不会被窃听?通过网络传送一份保密文件,途中会不会被人窃取……现代社会,如何才能让传送的信息绝对安全可靠呢?近年来,量子通信技术的飞跃发展正让梦想成为现实。9月13号,中国科学技术大学郭灿光院士团队李传锋、柳必恒研究组与奥地利Marcus Huber教授等人合作,突破挑战,成功在高噪声环境下实现了高效的高维量子通信。

什么是高维量子通信?

所谓“高维”,其实就是指量子的自由度数量。自由度就好比属性,量子们都具有一个个的自由度来彼此区分,如电荷量、质量、自旋等。“高维”就是指多个自由度的同时传输,它和普通的量子隐形传态没有本质区别,更多的代表的是技术的进步。

量子通信是量子信息学的一个重要分支,它利用量子力学原理对量子态进行操控,在两个地点之间进行信息交互,可以完成经典通信所不能完成的任务。量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式,可以有效解决信息安全问题。它主要包括量子密钥分发、量子隐形传态等技术。理论研究表明,相比二维体系,高维量子通信在信道容量、抗噪声能力、安全性等方面具有明显优势。

如何实现高维量子通信?

首先,通信加密技术是目前通信过程中非常必要的。现有的通信技术通常利用电磁波等进行传输,为了确保信息传输安全,不被第三方中途拦截获取,需要采用加密的方法。加密的方式可以分为对称加密和非对称加密。

其次,高维量子通信在信道容量上有着巨大的优势。然而要展示这一优势,必须要实现高保真度高维量子纠缠态的制备、传输与测量。在量子光学中,一对纠缠光子对可包含多个量子态,这是量子光学的基本性质。当多对同源纠缠光子对的量子态互相耦合迭加,会产生高维度全新的量子迭加态。

除此之外,相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。编码于高维空间的量子态存储,不仅可以增大存储单元容量,还可以提高网络的信道容量和传输效率,因此,高维量子态的存储研究成为当前量子信息领域的热点。

高维量子通信在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,正逐渐走入人们的日常生活,如量子移动通讯、电子邮件、网上交易、无现金支付、ATM与电子银行、网络安全以及其他安全保密相关的领域。未来,相信高维量子通信还有更多的应用等待我们发现。

指导老师:中国传媒大学 经济与管理学院副教授 于晗

专家:北京工业大学物理学研究员 王雯宇

财经自媒体联盟

新浪首页 语音播报 相关新闻 返回顶部