量子通信技术的发展现状与应用前景分析

梁涵

【摘 要】近年来,量子通信技术在信息储存、快速通信及安全性等方面的研究取得了长足进步,并在通信技术的发展中发挥了十分重要的作用.阐述了量子通信的发展历程和量子通信的发展现状,分析了在量子通信技术发展中所面临的问题和量子通信的发展前景.

【期刊名称】《黑龙江科学》 【年(卷),期】2018(009)010 【总页数】2页(P32-33)

【关键词】量子通信技术;发展现状;应用前景 【作 者】梁涵

【作者单位】中国人民解放军93381部队,哈尔滨150001 【正文语种】中 文 【中图分类】TN91

量子通信是一种新兴科学，是通信电子科学与量子力学理论相结合的产物，这种通信技术可以达到并完成传统信息传输所不能完成的信息处理技术任务。量子力学是量子通信的学科基础，量子通信的研究方向包括：量子安全通信方式、隐身量子传态通信方式两种，它是对现代先进通信技术的又一次重大突破，近几年，它在隐身传输和加密安全等领域取得的成就引起社会各界的广泛关注和高度重视。

近年来，在量子安全加密、量子信息通信技术、量子计算机和量子相干性原理等理论的不断出现和研究实践，使量子通信技术作为量子信息研究领域的一项重点研究内容之一，成为物理科学领域的研究热门。对量子科学的研究发现，量子通信理论在实现信息传输通信领域方面是绝对安全和隐秘的。量子通信主要是利用光纤传输来完成的，但是，发现光纤材料受到地理环境及自身材料工艺所约束和限制，根本无法达到远距离量子通信规定的要求，无法完成量子通信要实现的既定目标，不利于在全球范围内推广应用。为了突破限制和约束，由科学家提出了一种以量子隐形传输方式为代表的实现方案，以实现一种脱离实物材料传输状态的量子通信体系，这是一种以量子状态作为信息传输载体，通过量子状态的传输方式来实现大容量的信息加密传输，是一种在理论上不可能被破译的通信信息技术。 1 量子通信的发展历程 1.1 量子理论的由来

1905年，由Einstein引入了光量子技术概念，给光电效应赋予了科学的解释；Bohr在原子模型的基础上建立了原子量子理论；1925年，德国物理学家Heisenberg建立了数学描述概念——矩阵力学；1926年薛定谔建立了描述量子波形特性的偏微分方程式，使量子理论形成了第二种描述——波动力学；1927年，Bohr在意大利矩形国际物理学讨论会上作了关于量子力学的报告，象征着量子力学的正式建立。 1.2 量子通信的发展历程

1993年，由C.H.Bennet提出了量子通信理论概念，同年，由来自不同国家的六位著名科学家提出了量子隐形方案，这个方案是由经典与量子相结合的方法来实现的。其实现过程是将某一个粒子形态的未知量子态向另一个地方传送，再把另一个粒子置换到这个量子态上，从前的粒子还在原处没有移动。基础技术原理是将粒子的信息划分为经典和量子两个信息状态，分别经由经典通道和量子通道进行传送。

经典信息是由于传送者对粒子进行的某种检测所获得的信息，而量子信息是传送者在检测中未能提取到的那部分信息，接收者收到两种信息后，就可以复制出原物的量子态。所以，量子通信原理只是传送了原物的量子态而已，并非传送原物的本身。在量子技术形态中，量子的隐形形态极具量子性质，对我们认识和揭示自然领域的一系列未知的规律有着极其重大的意义和影响。量子态在作为信息载体的方面，也因为有着不可破译的保密性和能大量传输信息的载体性而被世界各国所重视。 2 量子通信技术的发展现状

量子态传输应用于通信领域，衍生了通信技术史上的一场革命，使人们对于未来通信技术领域充满了希望和憧憬。量子通信和传统通信相比，有其先进而独特的方面。如量子通信比传统通信在传输效率、传送信息量、网络应用和保密安全等方面都占有绝对的优势。因为量子通信在网络上独特的性质特点，使其在建立一种安全保密和大信息量传输的网络体系上具有突出优势。量子通信在传送大量信息的高效保密性能常令人赞叹，使这种量子通信技术广泛应用于军事、国防等领域，在信息检测、信息传送以及信息对抗等方面无以伦比，性能和用途都领先于其他通信技术。 3 量子通信技术发展所面临的问题 3.1 通信保密性不高

目前，量子通信技术还不能达到绝对安全的要求。从量子通信技术的特点来看，保密安全性是它的一个重要特点，在实际操作中，通信密码不可能做得到绝对的保密，操作量子通信技术者可有意或无意泄密。另外，量子通信系统中的物理元件也不能保证其绝对的安全，这与理论分析中所设计的数学及物理模型存在着一定的差距。所以，量子通信体系内由于某些因素或环节发生问题时，还是有一定的安全漏洞。在现代研究过程中，应用各系统的量子密钥，依然会受到信道、探测源和光源的干扰和影响，有可能会对量子通信系统的稳定性和安全问题产生不良影响。 3.2 技术方面的成熟度不高

量子通信是世界上最先进、最安全的通信技术，比传统通信具有独特的性能优势。对于现阶段的量子通信来讲，还有技术手段不够成熟、安全漏洞无法解决和受干扰因素多等问题，尽管如此，量子通信仍然保持着世界领先的优势和地位，只是量子通信还有巨大的研究空间。在理想条件下，量子通信在形成单子光源、量子检测和控制量子信息方面还有待提高。从目前的研究结果来看，还不能完全保证量子信息的保密安全。如果要在量子通信上做到绝对安全，还需要在单光子态的制发、传送和储存等技术方面进行深入的研究和探索。量子通信由于在配套技术上开发上的不足，使一些通信技术在安全上的问题和难题还没有得到根本的解决，这些世界领域上的难题也限制了量子通信的发展与应用。 3.3 对量子通信的标准化研究难有突破性进展

量子通信技术是世界上高新技术发展应用的成果，因为其标准化难度高，较难进行商用和市场化的普及。因为量子通信是一门界于量子理论和通信研究科学之间的交叉学科，所涉及的应用技术领域众多，给标准化技术应用增加了许多难度。现今，量子通信领域的国际化标准技术应用发展滞后，对量子通信标准化技术应用的重视程度不足，研制企业或机构联系不紧密、沟通不顺畅和协作不理想等因素普遍存在。 4 量子通信的发展前景分析

前面着重介绍了量子通信技术的发展历程、发展现状及量子通信领域所存在的普遍性问题。由此，不难看出量子通信技术的前景是非常广阔的，必然会对将来的社会发展起到极大的促进作用。根据现阶段量子通信技术发展的现状及我国的国情需要，对量子通信的发展前景有几点思考：第一，军事领域的技术应用发展空间较大。在军事领域，量子通信技术在通信安全方面会有较大的发展空间。这是由量子通信技术的绝对通信安全性质所决定的，这种特性已经被各国和各地区广泛认可，在今后的一段时期内有可能被大范围推广并应用到军事技术中，以有力的保证军事安全及国家信息安全。量子通信的另一个特性是在区域之间传送信息的快速性和准确性，

这种特性保证了信息传送中的及时准确。根据这些特性，不难判断将来的量子通信一定会在军事通信领域取得跨越式的突破和发展。第二，量子信息是国家储存重要信息的安全载体。重要信息的储存不仅需要安全性能，还需要较大的存储空间，量子信息存储可以满足这一要求和标准，可以将国家的重要信息及文件存储到量子信息库中，并以独有的密钥，保证其安全性。第三，量子信息与网络相结合，成为新型的网络构架，特别是量子通信技术的大容量信息传送和高效快速的性能，非常符合我国当下大数据的时代特征。 参考文献：

[1] 赖俊森，吴冰冰，汤瑞，等.量子通信应用现状及发展分析[J].电信科学，2016，32(03)：123-129.

[2] 张明.自由空间量子密钥分发中偏振检测与基矢校正的研究[D].中国科学院研究生院，2016.

[3] 王毅凡，周密，宋志慧.水下无线通信技术发展研究[J].通信技术，2014，(06)：589-594.