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量子科技:带来无限可能

发布时间:Sep 13, 2020艺术资料 阅读 3940 次蜂娱棋牌平台
量子是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的统称,是目前物理世界已知的最小基本微粒。日常生活中无处不在的光就由大量光量子组成。在量子力学中,科学家聚焦的是:在单

  量子是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的统称,是目前物理世界已知的最小基本微粒。日常生活中无处不在的光就由大量光量子组成。在量子力学中,科学家聚焦的是:在单个原子或次原子粒子尺度上,物质与能量的行为和相互作用。相较于宏观物理世界,量子有很多奇妙特性,诸如量子叠加和量子纠缠。其中,对通信最重要的影响是“量子纠缠”。量子信息学是量子力学与信息科学相结合的产物,它包括量子密码、量子通信、量子计算机等,近年来,在理论和实验上都取得了重大突破。

  20世纪90年代,物理学家在理论上证明,对微观世界的物体而言,借助神奇的“量子纠缠”,可以将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,而不用传送物质本身。将量子力学理论和信息技术结合,通过对光子、原子等微观粒子的精确操纵,信息编码、存储、传输等处理方式将会发生革命性变革。

  由于一个量子单元的行为能瞬间影响另一个量子单元,从而改变被测量物质的状态,这一特性意味着,不可能实现对一个未知量子单元的精确复制。基于这一原理,科学家提出了量子密码的概念,也就是用具有量子态的物质作为密码。

  量子密码是应用量子纠缠效应来进行信息的保密性传输,它的优点在于:不必在密码编辑上劳神费力,甚至根本不用常规密码,直接把信息以纠缠态方式发送,即可完美保密。原因是,当黑客闯入传输网络,光子束会出现紊乱,每个节点的探测器都会指出错误等级的增加,从而发出受干扰警报;发送与接收双方也会随机选取比较,全部匹配才会确认信息没有被窃听。这样一来,黑客就无法不留痕迹地闯入一个量子系统,甚至连尝试解码这一举动,都蜂娱棋牌平台会导致量子密码系统改变原有状态。当然,即便有黑客成功拦截获得了一组密码信息的解码钥匙,也仅是乱码信息,而在完成这一举动的同时,也导致了密钥的变化。当合法的信息接收者检查钥匙时,则可以从量子态的改变中知道密码曾被截取过,一旦发现破绽,就会马上更换新的密钥。

  量子密码的出现使密钥的安全性产生了全新变化。将量子密码应用于量子通信系统中,就成了量子保密通信。随着量子通信技术产业化和广域量子通信网络的实现,用不了太多时日,量子保密通信作为保障信息社会通信安全的关键技术,将会走向大规模应用——广泛应用于政治、经济、科技、金融等重要领域,为信息化社会提供基础的保密服务和最可靠的安全保障。

  除了安全保密外,“神速”也是量子通信的另一大优势。传统通信的算法基础是0或1,而量子通信是量子单元,不仅含有0或1,还有0和1共存的状态,所有单元可同时完成逻辑运算,同时完成多重任务。量子计算机的这一特性,注定了量子通信的速度将比现在的通信速度大大提高。例如,4G网络延迟时间为50毫秒,无线电信号从火星传到地球要延迟十几分钟。而采用量子通信技术,不受传输距离影响,可消除延迟现象,实现“即时”通信。在未来,量子蜂娱棋牌平台通信即时沟通的优势将大有用武之地。