关于量子通信的基本概念及体系(2)

1993年，6位来自不同国家的科学家，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案：将某个粒子的未省量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原地。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息与量子信息两部分，它们分别经由经典通道与量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物质进行某一种测量而获得的，量子信息是发送者在测量里未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息之后，就可以制备出原物量子态完全复制品。这个过程中传送的仅仅是原物质的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这一个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。

在这个方案中，纠缠态的非定域性起着至关重要的作用。量子力学是非定域的理论，这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实，因此，量子力学展现出许多反直观的效应。在量子力学中能够以这样的方式制备两个粒子态，在它们之间的关联不能被经典地解释，这样的态称为纠缠态，量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间的非定域非经典的关联。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有极其重要意义，而且能用量子态作为信息载体，通过量子态的传送实现大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

1997年，在奥地利留学的中国青年学者潘建伟和荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。这是国际上第一次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到

乙地的光子上。实验中传输的只是表达量子信息的“状态”，作为信息载体的光子本身并没有被传输。迩来，潘建伟及其合作者在如何提纯高品质的量子纠缠态的研究中又取得了新突破。为了进行远距离的量子态隐形传输，往往需要事先让相距遥远的两地共同拥有最大量子纠缠态。但是，由于存在各种不可避免的环境噪声，量子纠缠态的品质会随着传送距离的增加而变得越来越差。因此，如何提纯高品质的量子纠缠态是此刻量子通信研究中的重要课题。
国际上许多研究小组都在对这一课题进行研究，并提出了一系列量子纠缠态纯化的理论方案，但是没有一个是能用现有技术实现的。迩来潘建伟等人发现了利用现有技术在实验上是可行的量子纠缠态纯化的理论方案，此刻原则上解决了时下在远距离量子通信中的根本问题。这项研究成果受到国际科学界的高度评价，被称为“远距离量子通信研究的一个飞跃”。

应用与用途

量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性，不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，而且逐渐走进人们的日常生活。

为了让量子通信从理论走到现实,从上世纪90年代开始,国内外科学家做了大量的研究工作。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会和国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究，欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究，研究项目多达12个，日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。我国从上世纪80年代开始从事量子光学领域的研究，近几年来，中国科技大学的量子研究小组在量子通信方面取得了突出的成绩。(责任编辑：方向)