摘 要 介紹了衛星量子通信這種新的通信方式的基本原理、特點，及其在我國成功應用實例。因量子通信具有絕對安全和效率極高的特點，可以預測量子通信未來有望在金融、外交、政務等方面使用。
關鍵詞 量子發生器 量子通道 量子糾纏 量子態 坍塌 薛定諤貓 量子比特 隱形態。
Abstract: Introduces the basic principle and characteristics of satellite quantum communication, which is a newcommunication method, and its successful application. Since quantum communication is absolutely safe and highlyefficient, we can expect that quantum communication can be applied in financial, diplomacy and political areas.
Keywords: quantum generator; quantum channel; quantum entanglement; quantum state; collapse; schrodinger cat;quantum bit; invisible state.
1 概述。
量子通信 （Quantum teleportation） 是指利用量子糾纏效應進行信息傳輸的一種新型通信方式，1982年由法國物理學家艾倫·愛斯派克特發現，他還證實了微觀粒子“量子糾纏”現象的存在，量子通信的特點是高效率、絕對安全，實現通信所需的基本硬件主要為量子態發生器、量子信道和量子測量設備。量子通信是近 20 年發展起來的新型通信方式，是量子論和信息論相結合的一種新型研究領域。1997年中國學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特合作，首次實現了未知量子態的遠距離傳輸，將一個量子態從甲地傳送到乙地的光子上，該實驗證實傳輸的只是量子信息的狀態，對于信息載體的光子本身并未傳送。
量子通信系統按其傳輸的信息可分為兩類，一是經典信息傳輸，主要用于量子密鑰的傳輸 ;二是量子信息傳輸，主要用于量子隱形態和量子糾纏的分發。該傳輸方案的基本思路是，將原物的信息分成經典信息和量子信息，分別經經典通道和量子通道傳輸給接受者。經典信息由發送者對物體進行測量而獲得，量子信息是發送者未提取的信息，接受者獲得這兩種信息后，就可制備出原物體量子態的完全復制品。此過程傳輸的僅僅是原物的量子態，而非是原物本身。量子隱形態不僅對人們在物理學領域掲示自然界的神秘規律有重大意義，而且還可使不可破譯的量子保密通信成為現實。
2 量子通信的基本原理。
量子通信主要依據量子糾纏態的理論，利用量子隱形態傳輸方式實現信息傳輸。實驗證明，在微觀世界里具有糾纏態的兩個粒子，它們無論相距多遠，即使是南極或北極，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態也會瞬間發生變化，利用這種特性實現量子通信的具體過程是 :通信前事先構建一對具有糾纏態的粒子，將兩個粒子分別放在通信的甲乙雙方，然后在發送方將具有未知量子態的粒子與發送方的粒子進行聯合測量，這時接收方的粒子瞬間發生坍塌 （ 一種變化 ） 而且坍塌為某種狀態，神奇的是這種狀態與發送方的粒子坍塌后的狀態是對稱的。這時再將聯合測量的信息通過經典信道傳輸給接收方，接收方根據接收到的信息對坍塌的粒子進行幺正變換 （ 也就是逆轉變換 ），這時在接收方即可得到與發送方完全相同的未知量子態。
量子糾纏是量子通信的核心，可用“薛定諤貓”比喻來幫助理解，即用貓的死活解釋量子糾纏。當兩只貓處于糾纏狀態時，即便將它們放在兩地，都會出現奇怪狀態，也就是甲地貓是“死”時，乙地貓一定是“活”的，反之依然。也可用另一種通俗方法來解釋量子糾纏實現信息傳輸，有兩個人相距很遠，而且互不相識，也未見過面，突然在某時刻兩人會不約而同的做同一件事，好像他們之間有一根繩牽著一樣，這種神奇的現象就是所說的“心靈感應”.與此一樣所說的量子糾纏，就是指在微觀世界里，有共同來源的兩個微觀粒子之間有著糾纏關系，不管他們相距多遠，也不知它們在何處，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態一定立即發生變化，量子通信就是利用量子糾纏效應進行信息傳輸的一種新型通信方式。
3 量子通信的特點。
3.1 絕對安全。
量子密碼是構建“數字城堡”的銅墻鐵壁。眾所周知，不同國家的軍隊和情報部門之間，無時不在進行著間諜戰，千方百計奪取對方的情報，破解對方的密碼，情報人員都在斗智斗勇，這是現代電子時代或現代信息化時代斗爭非常激烈的情報戰。目前電子信息密碼大都采用單項數學函數的方法，應用了因數分解或其他復雜的數學原理編碼。例如Internet 和銀行系統應用的 RSA 密碼，就是應用因數分解的方法編碼的。利用現代計算機要計算兩個大質數的乘積非常容易，但要將兩個乘積分解回原大質數卻很難，這就是說 RSA 密碼很難破解。其原因是電子計算機運算速度慢，若要破解密碼需要計算很長時間，或即使是計算完了，密碼也破解了，但時間已過毫無價值。
若用量子計算機進行量子計算，RSA 密碼體系就很快被破解，還有人提出“量子搜尋”算法，它可將常規計算機 1 000 年的計算量，只需 4 min 就可完成。在現代戰爭中，假如一個國家有了量子計算機，而另一個國家沒有，就如同一個眼睛正常人與一個瞎子打架一樣。量子計算機的出現，對傳統電子密碼是一個顛覆性的打擊，也可以說傳統密碼將無法存在。但是在量子通信中，采用量子態作為密鑰，就具有不可復制性，也就無法破譯，這就是量子密碼的出現使信息傳輸實現了絕對安全。為什么量子密碼不會被破解呢？因為量子通信密碼不是預先設定的，它是隨通信的時機隨機產生的，故竊取者無法獲得量子密碼。
量子密鑰分發大致分為以下幾步 :
關鍵詞 量子發生器 量子通道 量子糾纏 量子態 坍塌 薛定諤貓 量子比特 隱形態。
Abstract: Introduces the basic principle and characteristics of satellite quantum communication, which is a newcommunication method, and its successful application. Since quantum communication is absolutely safe and highlyefficient, we can expect that quantum communication can be applied in financial, diplomacy and political areas.
Keywords: quantum generator; quantum channel; quantum entanglement; quantum state; collapse; schrodinger cat;quantum bit; invisible state.
1 概述。
量子通信 （Quantum teleportation） 是指利用量子糾纏效應進行信息傳輸的一種新型通信方式，1982年由法國物理學家艾倫·愛斯派克特發現，他還證實了微觀粒子“量子糾纏”現象的存在，量子通信的特點是高效率、絕對安全，實現通信所需的基本硬件主要為量子態發生器、量子信道和量子測量設備。量子通信是近 20 年發展起來的新型通信方式，是量子論和信息論相結合的一種新型研究領域。1997年中國學者潘建偉與荷蘭學者波密斯特合作，首次實現了未知量子態的遠距離傳輸，將一個量子態從甲地傳送到乙地的光子上，該實驗證實傳輸的只是量子信息的狀態，對于信息載體的光子本身并未傳送。
量子通信系統按其傳輸的信息可分為兩類，一是經典信息傳輸，主要用于量子密鑰的傳輸 ;二是量子信息傳輸，主要用于量子隱形態和量子糾纏的分發。該傳輸方案的基本思路是，將原物的信息分成經典信息和量子信息，分別經經典通道和量子通道傳輸給接受者。經典信息由發送者對物體進行測量而獲得，量子信息是發送者未提取的信息，接受者獲得這兩種信息后，就可制備出原物體量子態的完全復制品。此過程傳輸的僅僅是原物的量子態，而非是原物本身。量子隱形態不僅對人們在物理學領域掲示自然界的神秘規律有重大意義，而且還可使不可破譯的量子保密通信成為現實。
2 量子通信的基本原理。
量子通信主要依據量子糾纏態的理論，利用量子隱形態傳輸方式實現信息傳輸。實驗證明，在微觀世界里具有糾纏態的兩個粒子，它們無論相距多遠，即使是南極或北極，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態也會瞬間發生變化，利用這種特性實現量子通信的具體過程是 :通信前事先構建一對具有糾纏態的粒子，將兩個粒子分別放在通信的甲乙雙方，然后在發送方將具有未知量子態的粒子與發送方的粒子進行聯合測量，這時接收方的粒子瞬間發生坍塌 （ 一種變化 ） 而且坍塌為某種狀態，神奇的是這種狀態與發送方的粒子坍塌后的狀態是對稱的。這時再將聯合測量的信息通過經典信道傳輸給接收方，接收方根據接收到的信息對坍塌的粒子進行幺正變換 （ 也就是逆轉變換 ），這時在接收方即可得到與發送方完全相同的未知量子態。
量子糾纏是量子通信的核心，可用“薛定諤貓”比喻來幫助理解，即用貓的死活解釋量子糾纏。當兩只貓處于糾纏狀態時，即便將它們放在兩地，都會出現奇怪狀態，也就是甲地貓是“死”時，乙地貓一定是“活”的，反之依然。也可用另一種通俗方法來解釋量子糾纏實現信息傳輸，有兩個人相距很遠，而且互不相識，也未見過面，突然在某時刻兩人會不約而同的做同一件事，好像他們之間有一根繩牽著一樣，這種神奇的現象就是所說的“心靈感應”.與此一樣所說的量子糾纏，就是指在微觀世界里，有共同來源的兩個微觀粒子之間有著糾纏關系，不管他們相距多遠，也不知它們在何處，只要一個粒子狀態發生變化，另一個粒子狀態一定立即發生變化，量子通信就是利用量子糾纏效應進行信息傳輸的一種新型通信方式。
3 量子通信的特點。
3.1 絕對安全。
量子密碼是構建“數字城堡”的銅墻鐵壁。眾所周知，不同國家的軍隊和情報部門之間，無時不在進行著間諜戰，千方百計奪取對方的情報，破解對方的密碼，情報人員都在斗智斗勇，這是現代電子時代或現代信息化時代斗爭非常激烈的情報戰。目前電子信息密碼大都采用單項數學函數的方法，應用了因數分解或其他復雜的數學原理編碼。例如Internet 和銀行系統應用的 RSA 密碼，就是應用因數分解的方法編碼的。利用現代計算機要計算兩個大質數的乘積非常容易，但要將兩個乘積分解回原大質數卻很難，這就是說 RSA 密碼很難破解。其原因是電子計算機運算速度慢，若要破解密碼需要計算很長時間，或即使是計算完了，密碼也破解了，但時間已過毫無價值。
若用量子計算機進行量子計算，RSA 密碼體系就很快被破解，還有人提出“量子搜尋”算法，它可將常規計算機 1 000 年的計算量，只需 4 min 就可完成。在現代戰爭中，假如一個國家有了量子計算機，而另一個國家沒有，就如同一個眼睛正常人與一個瞎子打架一樣。量子計算機的出現，對傳統電子密碼是一個顛覆性的打擊，也可以說傳統密碼將無法存在。但是在量子通信中，采用量子態作為密鑰，就具有不可復制性，也就無法破譯，這就是量子密碼的出現使信息傳輸實現了絕對安全。為什么量子密碼不會被破解呢？因為量子通信密碼不是預先設定的，它是隨通信的時機隨機產生的，故竊取者無法獲得量子密碼。
量子密鑰分發大致分為以下幾步 :
