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院士讲量子计算基本知识  

2015-12-09 21:08:03|  分类: 计算机技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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网易公开课之院士讲"量子计算"
院士讲量子计算基本知识 - itoedr - itoedr的it学苑
 
网络加密传输过程

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量子计算机的研究过程
 
http://open.163.com/movie/2012/10/8/H/M8E4V7EMN_M8E57IB8H.html
两个量子计算算法:秀尔算法
更多内容:
http://open.163.com/special/cuvocw/liangzijishu.html
        ::中国量子研究领域科学家::
          目前,国内主攻量子通信技术的有潘建伟院士带领的团队和郭光灿院士带领的团队,两个团队在研究量子通信方面呈现你追我赶的架势——潘建伟院士在实现实验室 状态下200公里的量子密钥分配;郭光灿院士实现了实验室状态下260公里的量子密钥分配;在今年2月潘建伟院士、陆朝阳教授等完成的“多自由度量子隐形 传态”......
         郭光灿院士:国家科技部973项目“量子通信和量子信息技术”的首席科学家。郭光灿及中科院量子信息重点实验室李传锋研究组,在固态系统中首次实现对三维量子纠缠态的量子存储,保真度高达99.1%。
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 郭光灿院士

        比如将量子纠缠对布置在各相邻站点,纠缠转换操作后便可实现次近邻站点间的共享纠缠,理论上可以实现远程量子通信,但量子中继技术难度非常大,目前还做不到。

        可信中继类似与量子密钥接力赛,是A把密钥传输给B,B再把密钥传输给C,中途密钥要落地,B是知道密钥的所有信息的,因此要求中继必须可信,如果一个中继站被窃听者控制,那么就无法保障量子通信的安全性。

          相比较而言,量子中继在中途密钥是不落地的,拥有更好的安全性,但目前的技术达不到这方面的技术要求,已经产业化的是可信中继。


          潘建伟院士:最年轻的院士、27岁时科研成果就入选“年度全球十大科技进展”、31岁毅然回国组建自己的实验室、帮助中国在量子通信的前沿科技领域处于世 界领先……近年来,在合肥工作的潘建伟是中国最耀眼的科技明星之一,也被认为是距离下一个科技诺贝尔奖最近的中国人之一。

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 潘建伟院士

          量子技术的相关知识:量子密钥分配如何保障安全性?

         因为光子具有不可分割性。在单光子发射的情况下,窃听者不可能将光子切成两半,拿走一半获得密钥,一半传输给接收方。

          因为光子不可能被准确的复制,所以窃听者无法通过复制光子获取信息(具体原理见以上院士的科学讲座视频)

          因为光子无法准确的测量,所以窃听者无法通过准确测量光子,制备出一个一模一样的光子。

          总而言之,窃听者无法将一个光子变成一模一样的两个光子,或者无法将光子信息读取出来后将光子再发出去。一个未知的量子态是唯一的,接收者如果接收到了了准确的光子,那么窃听者就拿不到任何信息。

            但弱相干光源发射出去的是单光子与多光子脉冲的概率混合,在所发出的非真空脉冲中,有些是单光子的,有些是多光子,比如2光子、3光子......多光子脉冲即包含了多个全同偏振光子。

            而多光子脉冲不再拥有不可分割性,在这种情况下,窃听者可将其分离,自己留下一个,将剩余光子送到远程合法用户,更要命的是窃听者的行为不会被合法用户察觉。

          为了应对光子数分离攻击,可以用诱骗信号量子密码方案应对。用弱光替代单光子,有可能存在多个光子概率,有可能存在1个光子的概率。诱骗态方法是指 发射2或3种不同强度的全同偏振光子,经过信道衰减后,强度高的光子到达的概率高,强度低的光子达到的概率低,在正常状态下,这个概率是成正比的。

           如果窃听者采取从多个全同偏振光子中拿走一个的方法获取信息,那么光子的接收概率会和正常状态下不一样,这样就可以监测出是否被窃听。

量子密钥分配的远程通信

          目前,采用诱骗态方法的量子密钥分配最远实验距离是260—300km。

          尽管随着检测技术的提高,该距离还会进一步提高,但由于成码率随着距离呈指数衰减,而单量子态信号又不能在中途放大,因而基于经典相干态光源的诱骗态方法很难直接完成远程量子通信任务。

          远程量子通信的实现将依赖于中继站。目前,中继分为量子中继和可信中继两种。

          量子中继以量子纠缠分发技术先在各相邻站点间建立共享纠缠对,以量子存储技术将纠缠对储存,采用远距离自由空间传输技术实现量子纠缠转换。


附:量子通讯作为一种未来科技,其价值超过10种核武器
http://war.163.com/16/0121/08/BDRDNNDM00014OVF.html
近日,国际权威学术期刊《科学》子刊《科学·进展》日前发表文章称,中国科技大学郭光灿院士和李传锋、许金时等人,在研究噪声信道量子容量激活等问题时,首次实现了零容量量子信道中量子信息的双向传输,该实验的成功,打破了之前的量子信道方面的理论。

量 子通讯是近20年内发展起来的新型交叉学科,是信息论和量子论相结合的研究新领域,主要是指利用量子相关方面的纠缠效应,进行信息传递的一种新通讯方式, 研究内容包括量子密集编码、量子远程传态和量子密码通信等,伴随着国际社会在这方面的深入研究,当前这门学科已经从理论转向实用化阶段。

中国最强黑科技曝光 真实威力竟超10枚核弹

图为量子通讯示意图

量子通讯有哪些具体特点?

量子通讯之所以成为世界各科技强国重点研究的领域之一,是因为相比传统的通讯方式,量子通讯具有众多无可比拟的巨大优势,其中最具看点的当属绝对安全和及时高效等特点,此外,量子通讯还具有传输容量大、传递远距离优势,是未来通讯领域最重要的研究方向之一。

量 子通讯的安全性体现在不会泄密,主要是因为量子加密的密钥具有随机性特点,即使被对方拦截,也无法获得正确的密钥,从这个方面来说,量子信号中所传递的信 息是无法被破解的,其次,相互纠缠的两个粒子,如果其中一个发生改变,另一个也会立即发生改变,其所传递的任何信息都会被破坏,因此,量子通讯的安全性也 就可以被保证。

中国最强黑科技曝光 真实威力竟超10枚核弹

图为中国093核潜艇

量子通讯在军事上有哪些用途?

由于量子通讯具有高效性和安全性,因此在未来信息传输中会占据越来越重要的地位,量子通讯将逐步走进人们的生活中,极大地促进国民的经 济发展水平,诸葛小彻认为,除了在金融、信息等民用安全领域发挥不可替代的作用外,还将在国防安全等军事领域占据主导地位,成为未来军事科技发展最顶级的 技术之一。

军事领域对量子通讯需求最迫切的应属于核潜艇部队,由于核潜艇长期处于水下航行状态,如果下潜深度过低,传统的通讯手段将无法正 常接收信号,上浮状态又容易暴露自己的航行目标,诸葛小彻认为,如果成功实现量子通讯在潜艇上使用,将不会存在需要接收信号而紧急上浮的事情,这一点对于 战略核潜艇至关重要,也因此有媒体评论称,量子通讯作为一种黑科技,其重要价值甚至超过10枚核武器。

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