量子通信 (Quantum Communication)

简介

量子通信是利用量子态作为信息载体进行信息传输的通信方式,其核心价值在于提供由物理定律保障的信息安全性。最具代表性的应用是量子密钥分发(QKD),能够在原理上实现无法被窃听而不被发现的密钥传递。

原理

量子通信安全性源于量子力学两大法则。测不准原理使任何对量子态的测量都会扰动其状态;不可克隆定理则保证未知量子态无法被完美复制。因此窃听者一旦截获并测量光子,就会留下可被通信双方察觉的痕迹,从而暴露窃听行为。

核心技术

• 量子密钥分发:如 BB84 协议,用单光子偏振编码密钥
• 量子隐形传态:借助纠缠态传递量子信息本身
• 量子中继与可信中继:用于延长传输距离

发展现状

中国在该领域处于国际前沿,建成了京沪干线骨干网络,并发射了墨子号量子科学实验卫星,实现了星地之间的量子密钥分发与远距离纠缠分发。当前面临的主要挑战是传输距离受限、成网成本较高以及量子中继器尚不成熟,未来与天地一体化网络融合是重要方向。