量子计算现状

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量子计算现状范文第1篇

关键词：计算机；多媒体；现状；发展趋势

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01

The Status and Development Trend of Computer Technology

Wu Shaopei

(Lishui University,Lishui323000,China)

Abstract:With the advent of the 21st century,the era of information technology has been gradually entering our lives,this day and age the most important symbol is widely used computer.More and more technology experts recognize that the substantial increase will inevitably encounter insurmountable obstacles in the traditional computer based on the performance of the computer,up from the basic principle is the correct road of looking for a breakthrough in the development of computer.The future of computer technology will certainly be moving in the direction of the high-speed,small and super-intelligent.It all depends on the components of the progress and the improvement of the system architecture and software development.This article mainly about the development status and outlook of the new computer.

Keywords:Computer;Multimedia;Status;Development trends

计算机技术的发展可以称得上是日新月异，未来计算机的技术一定会向超高速、平行处理以及智能化的方向发展。然而，计算机的发展并不是独立的，它还取决于系统体系结构的改进、元器件的进步和以及软件的开发。元器件的进步是决定硬件性能的基本因素。计算机由第一代一直发展到现在的第四代，从根本上讲就是由于在元器件上的不断更新换代。计算机用集成电路到现在为止依然是以硅半导体器件为主。在使用了硅芯片的基础上，计算机核心的部件CPU的性能尽管受到了物理极限的约束，但仍然在不断的持续增长。直到现在，人们还在一直不断的追求性能更好的器件。

一、3D异类器件集成

两个有着天壤之别的方向发展的力量一直在推动着3D的阵列当中集成半导体器件。第一个发展方向主要是跟在公共平台上集成的不同技术来提供信息的最佳处理和解决方案的需要有着关联。很明显，微缩的CMOS之外的新兴技术通过混合搭配应用需要适应特定的技术，具有非常大的性能改进的潜力。不同技术的组合的需要功能3D集成的不同技术，至微处理器SlC和DRAM在这些技术下，光学和心脏MEMS到RF和模拟。这类不同的技术到包括将分子、塑料和快速单磁通(single―flux)量子超导体以及其他新兴技术以后很有可能直接3D集成到硅的平台上。

二、量子胞自动开关

在量子胞自动开关(QCA)当中，包含了多个量子点规则排列的细胞构成了一种局部互联的架构。用静电互想的感应的作用，来给细胞之间提供联系，而并不是依靠线路。在向细胞内注入一对电子的时候，这一对电子的方向就决定着单元的状态。磁QCA是另外一个刚刚发展起来的技术，目前电子QCA正处于主导地位，暂时还不能对它的性能来进行评价分析。将这些QCA组合在一起，可以实现和使用布尔逻辑门电路完全不一样的电路功能。

三、量子计算与量子计算机

量子计算机是在量子效应的基础上开发的，它利用利用激光脉冲改变分子的状态和链状分子聚合物的一种特性来表示开和关的状态，是使信息沿着聚合物的移动，来进行运算的。量子计算机在特征上介于器件和构架之间。量子计算机中的数据用的是量子位存储。由于量子的叠加效应，同样数量的存储位，量子计算机的存储量比通常计算机要大得多，一个量子位就可以存储2个数据了。同时量子计算机的运算速度有可能会比目前个人计算机的PentiumUl晶片还要快十亿倍。实现量子计算的方法有很多，目前出现了很多的实现方法，但是处理量子信息显然需要新架构。相干的量子器件依靠量子波函数的相位信息保存和操纵信息。

四、生物计算机与光子计算机

生物计算机的运算过程就是周围物理化学介质与蛋白质分子的相互作用过程。由酶来充当计算机的转换开关，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中非常明显地表示出来。20世纪末，人们发现脱氧核糖核酸DNA处于不同状态的时候可以代表信息的有或者没有。DNA分子中的遗传密码就相当于存储的数据，DNA分子间再通过生化反应，从一种基因代玛转变成另外一种基因的代码。反应前的基因代码相当于输入的数据，反应后的基因代码则相当于输出的数据。如果能控制这一个反应的过程，那么我们就可以成功的制作DNA计算机了。蛋白质分子彼此之间的距离很近，比硅晶片上电子元件要小得多，生物计算机完成一项运算所需要的时间仅仅可以用微微秒还计算，由此可见，它比人的思维速度要快上百万倍。

五、纳米计算机

目前，计算机使用的硅芯片已经到达了它的物理极限，体积没有办法太小，其耗电量也没有办法再减少，通电和断电的频率也没有办法再提高，。曾经有科学家这样认为，要想解决这个问题的途径就是采用纳米晶体管来制作“纳米计算机”。他们估计纳米计算机的运算速度将会是现在的硅芯片计算机的1、5万倍那么多，而且它所耗费的能量也会减少很多。纳米技术是从20世纪80年代初才迅速发展起来的新的前沿科研领域，最终的目的是人类按照自己的意志直接操纵单个原子，制造出具有特定功能的产品出来。

未来计算机技术必定会在互联网、移动计算技术与系统方面有长期、稳定、快速的发展。计算机肯定会比我们人类更加的聪明。进化论告诉我们，一种生物总是会被具有更优适应性的物种所替代。

参考文献：

[1]UhnL Gustafson.Sun’sHPCSapproach：Hero.省略/casc/meetings/CASC2pdf,2003,8

[2]Uim Mitchel1.Sunhighproductivitycomputingsystemsresearch program.research.省略/sunlabsday/decs/talks/1.01-Mitchel1.pdf,2004

量子计算现状范文第2篇

【关键词】：量子通信技术；电力信息；保密传输；应用

1、技术原理

1.1量子通信原理

量子通信技术以量子密钥分配技术为基础，该技术利用单光子不可分割、量子态不可复制的特性实现通信、双方的安全密钥分配，结合“一次一密”实现不可破译的无条件安全加密通信。光在沿着传播方向前进的同时，也在垂直的方向上振动，该振动是一种量子状态。不同于传统数字光通信，量子通信能够将信息编码并加载到单光子的振动方向上，根据单光子不可分割、量子态不可复制的特性，量子状态是无法被精确复制的。在量子加密的传输过程中，任何的窃听行为都会对量子状态造成扰动，实现了通信双方对数据传输的状态监视，能够察觉到数据被窃听并进行规避。因此，通过量子状态的传输，双方可根据量子状态协商将其转化为二进制数，形成完全随机的加密密钥，以实现对原数据“一次一密”的加密保护。即使密文在传输过程被窃取，窃取者也无法计算出完全随机的密钥并对其破解，由此最大限度地保障了数据的安全性。

1.2量子加密系统

量子保密通信系统在实际应用中的基本模型如图1所示。该系统需要两种信道，一种是业务数据原来传输所用的经典信道，一种是量子密钥传输所用的单独信道，目前该信道必须为裸纤直连。双方密钥生成器通过对发送单光子量子态的判断，将量子态按协商的规律转为二进制码，因为单光子的状态发送是完全随机的，且在传输过程中不可能被窃取，因此双方最终能够生成相同的完全随机的二进制密钥。通过量子加密机，将原数据与密钥进行“一次一密”，加密后经发送机在原来的经典信道上进行传输。对方用相同的密钥解密即可。、 图1量子加密系统基本模型

2、量子通信技术的应用

2.1应用场景

将量子通信技术应用于电力信息系统中，可实现对电力生产业务和管理信息业务的信息数据传输保护。首先，针对电力行业中的电网生产业务进行数据加密传输，实现对电网生产的安全保护。如涉及电网生产的保护、安控、调度电话、调度自动化等，这些数据网是电力安全生产的重要基础，承载着电网生产运行的实时状态与控制指令，对电网的安全运行具有重要意义。采用量子通信方式保护电力调度数据网、配网自动化等，可实现电力生产信息的安全传输。其次，电力系统企业管理信息，如企业人力资源、办公系统、邮件系统、电视电话系统、营销系统等，承载着重要敏感数据，对电网的稳定运行也起着重要支撑作用，这些数据的泄露会导致电网系统的危险。因此在该场景下，利用量子加密技术M行数据传输保护同样具备可行性。最后，电力数据的信息灾备是保障电网安全的最后一道防线，当出现自然原因或人为因素导致电力系统数据瘫痪时，异地的信息数据灾备就起了重要作用，及时的数据恢复能够保证电力系统的正常运行。所以对于电力系统异地或同城的数据灾备，仍然也需要高可靠的加密方式实现数据的安全保护。同样量子保密通信系统可应用于该场景中。

2.2物理架构部署

对于目前的量子保密通信系统，除经典信道传输密文外，还需要一条专门用于传输量子密钥的光纤信道。由于技术发展的局限性，该信道的限制条件比较严格。首先，量子密钥信道必须是裸纤传输，即两点间传输的光纤不能经过光放大器、光交换、路由器等设备，只能通过物理方式进行跳接，且不能与其他承载业务共用光纤。所以若在电力行业应用量子通信技术，必须提前考虑量子信道是否具有纤芯资源。其次，单站点之间的光纤距离在50km左右、总损耗在13dB内，如果距离远大于此，就会使得量子密钥在传输中因过大损耗产生精确度的缺失。为实现远距离的量子通信，就必须建立中继站实现量子密钥的中转，保证发端与接收端最终能够生成相同的加密/解密密钥。

2.3电力系统量子通信网规划

第一，利用量子科学实验卫星，建立远距离、跨大区，甚至跨大洲的国际量子通信互联网。根据目前国家已部署的量子卫星地面接收站情况，可考虑将新疆南山接收站与河北兴隆地面接收站作为跨省互联试点，实现东西部的电力信息传输，并作为东西部其他城域网接入的集合点。同时，利用国家建立的京沪干线，实现电力系统在京沪主干线的接入，完成南北部互通，并在京沪沿线将经过的各网省以量子通信方式接入，实现从干线到各点的扩散和延长。

第二，前期可在重要城市建立城域内的量子通信网，对电力重要业务的保护进行验证和应用，为后续量子通信在电力行业的广泛应用提供试点基础。利用国家建立的城市量子通信实验网资源并考虑政治、经济重要地区，可选取北京、济南、合肥、上海等地自主建立区域量子通信网络。

结语

量子通信技术作为信息通信领域重要的发展方向，探索其在电力信息系统中的应用是非常有意义和前瞻性的工作。本文通过对量子通信技术原理和应用现状进行分析，并结合电力行业中对重要数据的安全传输需求性，提出将量子通信技术应用于电力信息系统的数据传输过程。借助量子通信的高可靠性和不可破译性，为电力信息系统的数据安全提供了一种可适用的解决方案。通过对电力行业的现状分析，提出了量子通信在电力行业的适用场景，为后续的实际建设和验证提供了指导方向。同时针对目前存在的问题给出了后续的建议和量子通信网的建设规划。

【参考文献】：

[1]周正威，陈巍，孙方稳，等.量子信息技术纵览[J].科学通报，2012（12）：10-12.

量子计算现状范文第3篇

【关键词】量子通信；量子信息学；量子信道；光子探测

1.引言

量子通信是量子力学和通信科学相结合的产物，可以实现经典信息论不能完成的信息处理任务。量子通信以量子力学为基础，其研究包括：量子隐形传态、量子安全直接通信等研究方向，对现有信息技术带来了重大突破，引起了学术界高度重视。近年来，有关量子计算机、量子相干性、量子通信、量子密码等理论和研究大热，其中，量子通信作为量子信息研究的内容之一，成为物理学等领域最活跃的研究热点。量子通信理论上可以实现绝对安全的通信过程，最初是利用光纤完成的，但由于光纤受地理和自身限制，无法实现远距离的量子通信，不利于全球化量子通信。1993年，6位来自不同国家的科学提出了利用量子隐形传送方案，构建了一种脱离实物的量子通信系统，以量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成了大容量信息的传输，实现原则上不可被破译的通信技术。由于存在不可避免的环境噪声，量子的纠缠态品质会随着传送距离的增加而变得越来越差。因此，量子通信不可避免地首先要解决传输距离的限制才能具有良好的应用前景。空间量子通信技术利用分发纠缠光子的方法为远程量子通信的研究提供了一种途径。

2.空间量子通信技术原理

量子通信具有“容量大、速度快、保密性好”的优点，其过程遵从量子力学原理。典型的量子通信系统包括：量子态发生器、通道和量子测量装置。具有量子效应的粒子如：光子、电子、原子等，都可以作为实现量子通信的量子信号[1]。由于光信号具有良好的传输特性，我们现在通常所说的量子通信系统均为量子光通信系统。单光子（纠缠光子对）的分发是实现空间量子通信的前提，空间量子通信技术可以通过空间技术实现全球化的量子通信，克服自由空间链路带来的距离限制，图1给出了典型量子通信实验系统组成。

使用纠缠量子信号的量子态隐形传输技术是未来量子通信网络的核心技术[2]，其原理如下：根据量子力学理论，由两个光子组成的纠缠光子对（薛定谔将多体量子状态的不可分的相互关联称为量子纠缠），无论其在宇宙中相隔多远，其状态均不可分割。单独测量其中一个光子状态，会得到完全随机的结果，根据海森堡测不准原理，一旦测量了其中一个光子的状态，即使其发生了变化，那么另一个光子也会发生同样的变化，即“塌缩”到相同的状态。利用这一特性，通信者Alice随机产生一个比特，再随机改变自己的基来制备传输量子态，并重复多次，接收者Bob通过量子信道进行接收，他测量每个光子，也随机改变自己的基，当两人的基相同时，就得到了一组互补的随机数。一旦窃听者Eve进行窃听，纠缠光子对的特性就被破坏，Alice和Bob就会发觉，因此利用这种方式的通信是绝对安全的。

3.量子通信的研究进展和趋势

人们最初对量子的研究是基于对光的研究进行的，由于量子通信可以建立无法被破译的通信系统，因此受到美国、欧盟、日本等国在内有关科研机构的大力研究和发展，我国在这方面的研究成果也受到了国际上的广泛关注。特别是在量子通信的演示验证试验方面，学术界已经由地面自由空间传输试验向空间传输试验发展[1][3]。

（1）分发协议的发展

1984年，IBM公司的Chales H.Bennet和加拿大蒙特利尔大学的Gilles Brassard提出了第一个分发协议——BB84协议[4]。在1992年，他们又提出了EPR协议，又称E91协议，将纠缠态首次与量子通信联系起来[5]。2002年，Bostrom和Felbinger提出了Ping-pong协议[6]，这是一个十分重要的协议，其信息可以被确定性的直接传输，明显提高了传输相率，受到人们的重视。目前所有实验基本上基于上述协议进行的[7]。

（2）地面自由空间量子通信实验进展

1993年，美国IBM公司基于纠缠态交换的实验方案实现了世界上第一个量子信息传输实验，传输距离32cm，传输速率10bps，从此拉开了量子通信实验研究的序幕[1]。表1给出了现在国内外较著名的地面自由空间量子通信实验及成果[2][8-10]。

其中，中国科学技术大学潘建伟教授、清华大学彭承志教授等人于2005年至2009年间一系列的研究成果表明量子隐态传输穿越大气层是可行的，纠缠光子在穿透等效于整个大气厚度的地面大气后，其纠缠特性仍可以保持，这为未来空间量子通信技术的发展奠定了基础[7]。2007年，Zeilinger领导的联合实验室在奥地利两海岛间实现了跨越144km距离的基于诱骗态和纠缠态量子通信，是目前为止自由空间量子通信实验距离的世界纪录[7]。该实验的单光子源采用弱相干脉冲[10]，链路采用双向主动望远镜跟踪系统，包括一台光学望远镜（可发送单光子同时接收信标激光信号）及一架CCD相机等部件，如图2所示。这个实验的成功被认为是实现空间量子通信的重要基石。

由于量子通信的优势和特点，许多国家都把其列入重点研究范围，纵观各国研究现状，不难发现，美国侧重研究量子理论，正在大力研究和发展量子计算机和量子通信的理论和技术，希望在十年内有所突破。欧洲则对星地量子通信等空间应用较感兴趣，善于联合各国力量推动量子通信技术发展，现已开展相关实验。日本则重点致力于提高量子通信传输速率，并致力于量子网络系统的搭建和研究。我国目前已经在自由空间量子通信上取得了一系列世界领先的科研成果，需要广大科研人员继续努力，保持我国在该领域的领先地位。

（3）量子通信在空间的实验计划

欧空局（ESA）自2002年以来资助了一系列空间量子通信研究，如QSpace项目（2002年-2003年），ACCOM项目（2004年），QIPS（2005年-2007年）。QSpace项目一来是为了验证基于量子物理学的空间通信技术的可行性，二来是为了验证空间量子通信较地面量子通信的优势，如可避免大气扰动和吸收的影响等[11]。为此该项目进行了一些列的试验，获得了空间量子通信四项主要应用方向，对空间量子通信技术优势进行了归纳总结。ACCOM项目主要包括一个空-地单向通信实验，该实验基于当时的星间光通信技术，利用一个空基发射机对多个分布式地基接收机间进行自由空间量子通信实验，首次研发出了一种可重复使用光学收发终端。该项目的实验系统是在经典光学通信系统上进行复杂设计后改建的。QIPS项目即为上面描述的Zeilinger领导的联合实验团队进行的144km量子通信实验。实验表明，144km地面水平传输实验量子信道传输损耗约为25-30dB，这一数值与低轨卫星与地面间传输损耗大致相当，由此可见，同样的技术应用于空-地系统更具发展潜力和优势。

基于上述研究成果，维也纳大学的研究团队于2004年提出了Space-QUEST计划。审核该计划的ELIPS-2项目组认为该计划具有非常巨大的优势并强烈推荐ESA进行资助并实施。Space-QUEST实验旨在首次验证如下内容[11]：

1）基于新型量子通信技术（QKD）的全球无条件安全空间信息传输技术。

2）利用空间环境优势，突破地基量子通信瓶颈，实现空间量子通信。

如图4所示，该计划拟采用国际空间站（ISS）上搭载的量子通信终端设备向地面发送纠缠态光子来进行，搭载的光学望远镜口径仅10-15cm，载荷总重小于100kg，峰值功率小于250W，收发终端间距离大于1000km，远远超过现有地基实验系统传输距离。该计划最终将于2015年实施完成。

（4）空间量子通信技术存在的主要问题

一是空间量子通信噪声干扰消除问题。由于现实通讯状况的不完美和噪声干扰，所有的量子密码协议的噪声干扰如果跟有窃听者存在所带来的噪声没有差别[1]，通信连路是无法建立起来的；二是自由空间量子信道的传输特性问题。不同地面环境对光子传播的影响，包括大气衰减和退极化效应。4.总结

如上所述，近年来量子通信由于其安全性引起了研究人员广泛地兴趣，目前在实验领域取得了一系列进展，其中量子态的隐形传输，量子网络等技术正逐步走向实用。正是因为量子拥有广袤的实用前景，各国均在量子通信技术方面加大科研投入。但是在降低单光子源成本、加大通信传输距离、增强检测概率等一些关键性问题上还需要进一步研究。本文主要阐述了空间量子通信技术的产生、基本原理、发展历程和现状，并对空间量子通信技术存在的问题和难点进行了介绍。笔者相信，随着科学技术的发展，量子通信技术实用化、商用化指日可待。

参考文献

[1]阎毅.自由空间量子通信若干问题研究[J].西安电子科技大学，2009.

[2]CZ Peng，T Yang，et al.Experimental free-space distribution of entangled photon pairs over 13km：towards satellite-based global quantum communication[J].PhysicalReviewLetters，2005（94）.

[3]金贤敏.远程量子通信的实验研究[J].中国科学技术大学学报，2008.

[4]C.H.Bennett and G.Brassard，in Proc.IEEE Int.Conf.on Computers，Systems and Signal Processing Bangalore，India，pp.175-179.

[5]C.H.Bennett，Quantum cryptography using any two nonorthogonal states.Phys.Rev.Lett.68：3121-3124，1992.

[6]Bostrom K，Felbinger T.Deterministic Secure Direct Communication Using Entanglement[J].Phys Rev Lett，2002，89（18）：187-902.

[7]何玲燕，王川.量子通信原理及进展概述[J].中国电子科学研究院学报，2012，7（5）：466-471.

[8]Richard J Hughes，Jane E Nordholt et al.Practical Free-Space Quantum Key Distribution over 10km in Daylight and at Night[J].New Journal of Physics，2002（4）.

[9]RarityJ G，Gorman P M，et al.Secure Key Exchanger Over 1.9km Free-Space Range Using Quantum Crypto-graphy[J].Electronics Letters，2001，37（8）：512-514.

量子计算现状范文第4篇

量子是现代物理的重要概念，与经典物理有根本的区别，提供了全新的原理和思考方式。量子具有不确定性和不可测量性，量子的世界不遵循经典物理学定律，因此人们对量子世界的探索存在很多困难。通过科学家的不断探索，在量子信息研究领域有了许多的突破，其中产生了量子通信这一新兴技术。目前量子通信主要有两种应用，一种是较为成熟的量子密码通信，一种是量子隐形传送。2012年度诺贝尔物理学奖，法国科学家塞尔日•阿罗什与美国科学家大卫•维因兰德实现了对单个原子的测量和控制，阿罗什的工作是打造出一个微波腔，借助单个原子在微波腔中会辐射或吸收单个光子的特性，实现了操纵单个光子。而维因兰德则制造出了一个离子阱，先用光来俘获离子，然后用激光冷却离子，进而对离子进行测量和控制。量子计算和精密测量有了变成现实的可能性。

二、量子纠缠

Hilbert空间是欧几里德空间的一个推广，不再局限于有限维，是一个完备的空间，其上所有的柯西序列等价于收敛序列，从而微积分中的大部分概念都可以无障碍地推广到Hilbert空间中。能用Hilbert空间中的一个矢量表示的量子系统称为纯态，反之，如果不是处于确定的态而是以某一种几率分布的，称之为混合态。通常量子比特表示为：|Ψ〉=α|0〉+β|1〉，|α|2+|β|2=1（叠加态形式）。两个纯态|Ψ1〉和|Ψ2〉的线性叠加所描述的量子态|Ψ〉=c1|Ψ1〉+c2|Ψ2〉对应Hilbert空间的一个矢量，也是一个纯态。经过测量的量子态会坍缩到|0〉或|1〉，这个过程是不可逆的。这是二维Hilbert空间中量子态的描述，类似于三维球面上的一个点。在具有n个量子态的系统中，状态空间由2n个基向量组成。在未对系统进行操作之前，量子态可能为2n中的一个，与经典存储系统相比，量子系统能在某一时刻保持2n个状态，因此量子系统具有更大的计算潜力。爱因斯坦不愿承认并称之为“幽灵般的超距作用（spookyactionatadistance）”的量子纠缠，指两个相互独立的粒子可以相互影响，对其中一个粒子进行观测可以即时地影响到其它粒子，无论它们之间的距离有多远。量子纠缠描述了量子子系统相互影响的现象，对一个子系统的测量瞬间影响了其他子系统的状态。一个由|ΨA〉和|ΨB〉两个子系统组成的复合系统|Ψ〉，如果可以表示为|ΨA〉×|ΨB〉，则|Ψ〉处于直积态，否则处于纠缠态。常见的纠缠态有：两个粒子构成的bell基，三个粒子构成的GHZ态等。二粒子纯态纠缠的研究最为完善，bell态是量子通信中最基本的纠缠资源。处于bell态的两个纠缠粒子称为EPR对。四维Hilbert空间中的正交完备基称为bell基。在量子通信中，最常用的测量方法是bell基测量。

三、量子纠缠的应用

目前量子通信的两种主要方式：量子密码通信和隐形传送。量子密码或量子密钥分配是利用了观测一般会干扰被观测系统的量子力学原理来实现的。量子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和破解，进而实现根本上、永久性解决信息安全问题的目标。量子隐形传态需建立在经典物理信道的基础上才能实现。在研究量子领域早期，人们最感兴趣的一个问题是能否利用量子纠缠实现超光速通信，这个问题的答案是否定的，原因在于量子的不可克隆性，仅依靠量子纠缠系统无法传递具体信息，要将原量子态的全部信息提取出来，需分别根据其经典信息和量子信息来构造，因此无法实现瞬间传输。量子隐形传态利用量子纠缠态作为通道,利用量子作为载体,把信息从一个地方传递到另一个地方。量子隐形传态的任务可以简单地描述为：假设存在一对共享的量子比特为A、B，利用A、B来传送量子态C。将A、B分别置于系统的两端，现将量子比特A和C作幺正变换，测量后得到两个经典量子比特的信息，在这个过程中两个量子比特被破坏。量子比特B现在包含了关于C的信息，但观测者仍无法得到C的任何信息，量子比特B处于四个任意的量子态之一。现在需通过经典通信通道将A的测量结果发送到B端，根据A的测量结果，对B作相应的幺正变换,此时量子比特B的状态变为C，实现了量子态的传送。

四、量子通信技术的发展现状

理想量子通信与传统通信相比，有着安全、无障碍通信等优势，但目前仍难以实现，量子测量、量子态的控制仍在不断完善，基于纠缠的量子隐形传态方式仍处在实验室阶段。2012年6月，潘建伟团队在国际上首次成功实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，为发射全球首颗“量子通讯卫星”奠定了技术基础。2016年8月16日，中国国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”，标志着中国在量子通信领域又迈出重要一步。“墨子号”的主要科学目标是借助卫星平台，进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破。并在空间尺度进行量子纠缠分发和量子隐形传态实验，开展空间尺度量子力学完备性检验的实验研究。量子技术的迅速发展，预示着量子科技的无线前景，将给人类生活和生产带来革命性的成果，对国防、对经济有着重要影响。因此，我们应加快量子通信技术实用化进程，在国际技术竞争中占据有利地位。

作者：黄哲 单位：深圳供电局有限公司

参考文献

[1]《量子安全通信与量子信道理论有关问题的研究》王敏杰

[2]《量子纠缠技术与量子通信》1007-9416(2012)10-0060-01舒娜石际

量子计算现状范文第5篇

【关键词】光存储电磁感生透明暗态极化声子绝热相干操控

一、全光型光纤通信技术的发展现状

二十一世纪是信息高度发展的世纪，信息技术已经逐渐渗透到人们日常生活中的各个方面，并发挥着不可替代的作用。随着人们对于信息技术的需求不断增加，信息传递技术的创新迫在眉睫，如何才能满足信息量日益增多的现状成为信息传递首要解决的难题。根据生产经验而言，激光是满足日益复杂信息传递的最佳工具，因此催生了全光通信技术的发展。

目前研究的重点就是利用何种技术结合先进的光学材料来实现对于光信号的随意控制。上世纪末美国率先解决了对于光脉冲群速度的随意控制难题，实现了对于光信息的人工控制，这意味着光存储已经实现。

二、电磁感生透明及原子介质中的光群速减慢

电磁感生透明也是由美国科学家提出的新概念，电磁感生透明是种量子干涉效效应，电磁感生透明的意思是指在光吸收的介质中，假设用两个具有轻微失谐的光脉冲共同作用于该介质，在共振的情况下，光吸收介质就变为了光透明介质。一旦出现电磁感生透明现象，光脉冲的群速度也会相应降低，而且降低的幅度也比较大，并且可以将光信息以原子态的形式储存。现阶段研究人员提出要想实现电磁感生透明现象，必须要满足两个基本条件，其一就是必须有两束光，而且相位和频率必须固定，一束光作为控制光线，一般情况下都是脉宽比较宽的脉冲，另外一束则为信号光束，其光束的强度比控制光束的强度要小很多。再者两束光线必须都能与三能级原子介质发生相互作用，还必须满足共振条件。上述两种条件都能满足的光束能够使原子处于暗态，进而提高光介质的透明率。换句话说调整光的强度就能够控制原子介质的投射率，也就是色散情况，进而实现对于光脉冲信号群速度的控制。

电磁感生透明现象的发现，最为重要的应用就是控制光脉冲的速度，在此之前已经能够将光脉冲的群速度降低，但是降低的幅度较小，还不能满足人们生活生产的需要，电磁感生透明技术能够有效降低光脉冲的群速度，并且通过进一步的研究发现，利用相干操控技术，光脉冲群速度与慢光之间还能进行相互转化。

光存储的暗态极化声子理论及原子介质中的光存储

随着电磁感生透明技术的发展，人们不仅要控制光脉冲群速度，而且要让其完全停下来。如果能够将光脉冲的群速度完全的停止下来，就能实现全光通信中的光储存。经过人们不懈努力，现在终于能够通过冷原子和热原子实现将光脉冲的群速度完全的控制下来，光储存技术的关键就是要创设合适的环境，也就是说在对光脉冲群速度的完全停止过程中，绝热地关掉，并打开控制光束，对于绝热开关的过程其实就是光储存的过程。

目前德国科学家又提出一个新的概念叫做暗态极化声子，该概念已经能够定量的计算出操控光脉冲群速度并且将信息储存的具体方式，主要方法就是将光脉冲函数与原子函数共同组成一个波函数，当进行光储存过程时，在两束光束处于暗态的前提下，光脉冲与原子脉冲组成的新粒子将会稳定的传递，这其中最为关键的就是光脉冲携带的信息和原子态可以通过光强的改变而被人工控制，随着暗态极化声子技术的出现，大大缩短了人们研究光储存的时间，很快就有研究人员表示能够实现光脉冲的储存和自由释放，时间长达一毫秒甚至是两百微秒，并且随着研究的不断深入，光储存的时间还会更长。现阶段人们不单单是研究其他介质的光储存，而且将研究对象转向了固体介质中的光储存，并且已经在常温晶体中取得了较为明显的成就。

我国在光储存及光脉冲群速度的控制研究中，一直处于世界前列。对于电磁感生透明技术为代表的量子干涉技术的研究也一直在不断的深入中。我国率先提出了将电磁感生透明技术以量子形式储存应用在全光通信中这一概念。并且已经开始致力与研究多能级构型的原子介质中不同光束的相干控制及稀有气体原子的电磁感生透明现象，而且已经实现了长达二十五微秒的光储存。随着量子技术的发展，人们的研究范围也将突破现有的光脉冲储存，进一步扩大到远距离量子通信技术的研究。

三、总结语

现阶段人类在量子光学研究尤其是量子干涉中已经取得了巨大的成就，为全光通信的实现提供了技术可能，但是还有很长的研究之路要走，我们要在现有的基础上，继续深入研究量子干涉技术，争取早日实现全光通信。

参考文献

[1]罗有华.冷原子在静电势阱中的量子力学效应[J].物理学报. 2002