什么是量子通信

量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。

?

WT-1量子路由器與WT-2量子交換機

量子通信是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。目前量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等，近來這門學科已逐步從理論走向實驗，并向實用化發展。

量子通信系統

量子通信系統的基本部件包括量子態發生器、量子通道和量子測量裝置。按其所傳輸的信息是經典還是量子而分為兩類。前者主要用于量子密鑰的傳輸，后者則可用于量子隱形傳送和量子糾纏的分發。所謂隱形傳送指的是脫離實物的一種"完全"的信息傳送。

量子通信發展史

1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念;同年，6位來自不同國家的科學家，提出了利用經典與量子相結合的方法實現量子隱形傳送的方案：將某個粒子的未知量子態傳送到另一個地方，把另一個粒子制備到該量子態上，而原來的粒子仍留在原處。其基本思想是：將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的，量子信息是發送者在測量中未提取的其余信息；接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態的完全復制品。該過程中傳送的僅僅是原物的量子態，而不是原物本身。發送者甚至可以對這個量子態一無所知，而接收者是將別的粒子處于原物的量子態上。在這個方案中，糾纏態的非定域性起著至關重要的作用。量子隱形傳態不僅在物理學領域對人們認識與揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且可以用量子態作為信息載體，通過量子態的傳送完成大容量信息的傳輸，實現原則上不可破譯的量子保密通信。

1997年，中國青年學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特等人合作，首次實現了未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實驗中傳輸的只是表達量子信息的"狀態"，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。
量子通信--以實驗駁倒愛因斯坦

在2008年8月14日出版的最新一期《自然》雜志上，瑞士的5位科學家公布了他們的這項最新研究成果。瑞士科學家表示，原子、電子以及宇宙空間其他所有的微觀物質都可能會表現出異常奇怪的行為，其行為規律可能與我們日常生活中傳統的科學規律完全背道而馳。比如，物體可以同時存在于兩個或多個場所；可以同時以相反的方向旋轉。這種現象也許只有通過量子物理學來解釋。量子物理學認為，任何事物之間都可能存著某種特定的聯系。發生于某一物體之上的事件，可能同時對其他物體也會產生影響。這種現象稱為"量子糾纏"。不管物體之間的距離有多遠，同樣存在"量子糾纏"的關系。

愛因斯坦堅決反對"量子糾纏"理論，甚至將其戲稱為"遙遠的鬼魅行為"。根據量子力學理論的描述，兩個處于糾纏態的粒子無論相距多遠，都能"感知"和影響對方的狀態。幾十年來，物理學家試圖驗證這種神奇特性是否真實，以及決定它的幕后原因。其實，我們可以運用形象化的說明來解釋這種現象。被糾纏的物體釋放出某種不明粒子或其他形式的高速信號，從而對其伙伴產生影響。此前，已有實驗證實傳統物理學領域中某種隱藏信號的存在，從而打消了人們對于這種隱藏信號的種種疑問。但是，仍然有一個奇怪的可能性沒有得到證實，即這種未知信號的傳輸速率可能會比光速還要高。

為了證實這種可能性，瑞士科學家開始著手對一對相互糾纏的光子進行實驗研究。首先，研究人員們將光子對拆散；然后，通過由瑞士電信公司提供的光纖向兩個村莊接收站進行傳送，接收站之間相距大約18公里。沿途光子會經過特殊設計的探測器，因此研究人員能夠隨時確定它們從出發到終點的"顏色"。最終，接收站證實每對相互糾纏的光子被分開傳送到接收站后，兩者之間仍然存在糾纏關系。通過對其中一個光子的分析，科學家可以預測另一光子的特征。在實驗中，任何隱藏信號從此接收站傳送到彼接收站，僅僅需要一百萬兆分之一秒。這一傳輸速率保證了接收站能夠準確地檢測到光子。由此可以推測任何未知信號的傳輸速率至少是光速的10000倍。

而愛因斯坦不僅不接受"量子糾纏"的思想，并且還堅持認為不可能存在比光速還要快的信號，任何比光速快的"鬼魅似的遠距作用"都是不可思議的。根據1905年出版的愛因斯坦的相對論，他認為沒有物體的運動速度能夠超過光速。愛因斯坦解釋說，光速屬于自然界的一個基本常數：對于空間內所有的觀察者來說，光速都是一樣的。同樣是愛因斯坦的相對論解釋說，當物體加速時，物體本身的質量增加，而加速需要能量。隨著物體質量的增加，維持速度所需的能量也更多。當物體以接近光速運行時，愛因斯坦經過計算說，它的質量將達到無限大，所以要使得物體繼續運行的能量也要無限大，而要超過這一極限是不可能的。

而科學家們從實驗中得到的結論，既可以反駁愛因斯坦的"錯誤"觀點，也可以用來解釋同一事物同時出現在不同地點這一奇異現象。愛因斯坦都無法解釋的奇怪行為，正是量子物理學和量子通信的魅力之處。

量子糾纏（quantum entanglement），又譯量子纏結，是一種量子力學現象，其定義上描述復合系統（具有兩個以上的成員系統）之一類特殊的量子態，此量子態無法分解為成員系統各自量子態之張量積（tensor product）。

具有量子糾纏現象的成員系統們，在此拿兩顆以相反方向、同樣速率等速運動之電子為例，即使一顆行至太陽邊，一顆行至冥王星，如此遙遠的距離下，它們仍保有特別的關聯性（correlation）；亦即當其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態發生變化，另一顆也會即刻發生相應的狀態變化。如此現象導致了 "鬼魅似的遠距作用"（spooky action-at-a-distance）之猜疑，仿佛兩顆電子擁有超光速的秘密通信一般，似與狹義相對論中所謂的局域性（locality）相違背。這也是當初阿爾伯特·愛因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森于1935年提出以其姓氏字首為名的愛波羅悖論（EPR paradox）來質疑量子力學完備性之緣由。

量子糾纏的應用--量子信息學

1.量子通信-量子隱形傳輸

2.量子計算-量子計算機：量子計算在實現技術上有嚴重的挑戰,實現這一問題要解決另外三個問題：一是量子算法 二是量子編碼 三是實現量子計算的物理體系。

3.量子保密通訊-量子密碼

目前，我國科學家潘建偉已經成功的制備了5粒子最大糾纏態，領先其它國家。