什么是量子通信？

所謂量子通信是指利用量子糾纏效應進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式，是近二十年發(fā)展起來(lái)的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結合的新的研究領(lǐng)域。量子通信具有高效率和絕對安全等特點(diǎn)，是目前國際量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。追溯量子通信的起源，還得從愛(ài)因斯坦的“幽靈”——量子糾纏的實(shí)證說(shuō)起。

由于人們對糾纏態(tài)粒子之間的相互影響一直有所懷疑，幾十年來(lái)，物理學(xué)家一直試圖驗證這種神奇特性是否真實(shí)。

1982年，法國物理學(xué)家艾倫·愛(ài)斯派克特（Alain Aspect）和他的小組成功地完成了一項實(shí)驗，證實(shí)了微觀(guān)粒子“量子糾纏”（quantum entanglement）的現象確實(shí)存在，這一結論對西方科學(xué)的主流世界觀(guān)產(chǎn)生了重大的沖擊。 從笛卡兒、伽利略、牛頓以來(lái)，西方科學(xué)界主流思想認為，宇宙的組成部份相互獨立，它們之間的相互作用受到時(shí)空的限制（即是局域化的）。 量子糾纏證實(shí)了愛(ài)因斯坦的幽靈——超距作用（spooky action in a distance）的存在，它證實(shí)了任何兩種物質(zhì)之間，不管距離多遠，都有可能相互影響，不受四維時(shí)空的約束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深層次的內在聯(lián)系。

在量子糾纏理論的基礎上，1993年，美國科學(xué)家C.H.Bennett提出了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。量子通信是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實(shí)現保密通信過(guò)程。量子通信概念的提出，使愛(ài)因斯坦的“幽靈（Spooky）” ——量子糾纏效益開(kāi)始真正發(fā)揮其真正的威力。

1993年，在貝內特提出量子通信概念以后，6位來(lái)自不同國家的科學(xué)家，基于量子糾纏理論，提出了利用經(jīng)典與量子相結合的方法實(shí)現量子隱形傳送的方案，即將某個(gè)粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個(gè)地方，把另一個(gè)粒子制備到該量子態(tài)上，而原來(lái)的粒子仍留在原處，這就是量子通信最初的基本方案。量子隱形傳態(tài)不僅在物理學(xué)領(lǐng)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(tài)作為信息載體，通過(guò)量子態(tài)的傳送完成大容量信息的傳輸，實(shí)現原則上不可破譯的量子保密通信。

1997年，在奧地利留學(xué)的中國青年學(xué)者潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實(shí)現了未知量子態(tài)的遠程傳輸。這是國際上首次在實(shí)驗上成功地將一個(gè)量子態(tài)從甲地的光子傳送到乙地的光子上。實(shí)驗中傳輸的只是表達量子信息的“狀態(tài)”，作為信息載體的光子本身并不被傳輸。

經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，量子通信這門(mén)學(xué)科已逐步從理論走向實(shí)驗，并向實(shí)用化發(fā)展，主要涉及的領(lǐng)域包括：量子密碼通信、量子遠程傳態(tài)和量子密集編碼等。