量子通信,全球量子网络雏形

量子通信是什么原理？

张三想给女友发送一条信息：LOVE。为了信息保密，他引入了密钥： 1 2 3 4，就是把每个明文中字母按照字母表顺序向后错一个、两个、三个、四个，得到：MQYI。女友得到MQYI信息后反推-1-2-3-4就得到了LOVE。这就是密码学中的对称加密算法。总结：LOVE就是明文， 1 2 3 4就是密钥，MQYI就是密文，对称加密算法就是加密方式，这就是基本信息通信原理。

数学家香农经过计算得出一个数学结果：如果密钥等于或大于明文的随机字符串，并且每次通信都更换密钥，那么即使黑客获知了密文和加密算法也无法倒推得到明文。所以任何通信安全的本质就是密钥的安全配送。如果通过经典通信方式传送密钥就会有被窃听的风险。因此量子通信可以做到在不发送密钥的情况下，对方也能得到密钥。量子通信能超过光速吗？答案是目前科学理论还不能支持，更不能做到。

量子通信一般包括量子密钥分发、量子隐形传态等。由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术，所以现在所谓的量子通信一般指的就是量子密钥分发。量子密钥分发是通过一系列操作使得通信双方不需要配送密钥，就能拥有相同的字符串左右通信密钥。量子密钥分发现阶段并未使用量子纠缠，绝大多数量子密钥分发实验都是采用了单量子方案，因为真正可以产生随机数的是对单量子叠加态的测量。

通过线偏振方法去测量一个未被测量过的光子，有50%可能是水平偏振，还有50%可能是竖直偏振。同理用圆偏振方法测量，有50%可能是左旋，还有50%可能是右旋。现在假设有一个光子，我们用线偏振方法测量，假设得到水平偏振结果。然后我们一直对这个光子进行线偏振测量，那么这个光子测的结果永远都是水平偏振。但此时我们改用圆偏振方法测量，那么它就会有两种可能结果，要么是左旋，要么是右旋。

假设得到了左旋结果，同理我们再用圆偏振方法测量这个光子，它就会一直是左旋。这时我们再改用线偏振方法测量，它又会出现两种测量结果可能，即水平偏振或者竖直偏振。如果我们用BB84协议进行操作，那么首先我们可以规定量子偏振的信号：左旋：0，右旋：1，水平偏振：0，竖直偏振：1。我们现在模仿张三给女友发送信息通信的第一个阶段：张三随机用一个方法测量某个光子，并记录测量值并将这个光子发给女友，女友也随机采用一个测量方法去测量这个光子并把值记录下来，这样的操作重复若干次后进入通信第二阶段：张三和女友通过网络公布各自的测量方法，然后双方比对与对方的测量方法，保留测量方法一样的值，丢弃测量方法不同的值，因为测量方法一致，所以对应的值也必然相同，这样双方就拥有了一串相同字符串，这个字符串就可以作为密钥。

以上就是量子通信基本原理，目前我国在量子通信领域基于全球领先位置。美国想窃取我国重要信息情报绝对不可能，这对于美国而言比什么都难受，因为美国习惯于在科技领先的情况下窃取其它国家的情报，美国同样熟知孙子兵法，在不能做到知己知彼的情况下，美国决然不敢对中国发动战争。当然凡事都有例外，印度是世界上唯一一个敢在不知己知彼情况下贸然出兵的国家，他们的勇气超过了量子纠缠。

量子通信为何需要光纤？

看得出来题主是一个读了很多相关消息而且爱思考的人，这很好。但现在许多关于量子通信的科普写得不清不楚，给题主这样的读者造成了一些误解。就题主的问题而言，回答是：一，量子通信可以用光纤，也可以不用光纤。这是实验技术的选择，不是本质性的原理。二，量子纠缠也是如此，可以用光纤，也可以不用光纤。这是实验技术的选择，不是本质性的原理。

三，量子通信分为两大应用，量子密码术和量子隐形传态。媒体上报道的量子通信，大多数时候指的只是量子密码术，因为它是目前唯一一个接近实用的量子信息技术。量子隐形传态必然要用量子纠缠，而量子密码术可以用量子纠缠，也可以不用。四，许多科普作品说量子密码术必须用量子纠缠，这是错误的！不少写这方面文章的人，可能并不十分了解自己讲的东西，人云亦云，以讹传讹。

在这里无法详细解释量子密码术和量子隐形传态的原理，只需要搞明白一点：它们是在量子力学基础上，为了达到某种目的设计出来的实验框架。而光纤，是实现这种实验框架的一种可选择的实验条件。打个比方，“大炮”是一种框架。为了实现这种框架，你需要选择炮管用的材料。你可以用木头（玩具炮），可以用铸铁，可以用合金钢。炮管的技术一直在发展，但无论用什么来作炮管，实现的都是“大炮”这个概念。

那么光纤在量子通信中的作用是什么？自然是传输光子的介质了。量子通信实验大多数时候都是用光子作为实验体系的，而光子怎么传，光纤是一种理所当然的选择。光纤之外有没有其他选择？有。另一种选择就是“自由空间”。这个词看起来有点吓人，实际的意思就是大气层或者太空。不通过光纤，让光子直接通过大气层或者太空传输，A点发出，B点接收。

A和B可能是地面的接收站，也可能是天上的卫星。在青海湖海心山进行的百公里量级自由空间量子隐形传态和纠缠分发示意图光纤和自由空间的传输，哪个更容易？当然是在光纤里传输容易，技术早就发展了很多年。但自由空间的传输有独特的优点，所以也值得大力发展。值得骄傲的是，无论是光纤还是自由空间传输的量子通信实验，中国都是世界的领头羊！。

杨振宁是如何评价潘建伟的量子通信的？

杨振宁是奠定高能物理理论的奠基人，是目前世界上最伟大的物理学家之一，他自己不只是诺贝尔奖得主，同时他的高能物理理论培养出来了六位诺贝尔奖的得主，可以说现在的高能物理其实很大一部分跟他的理论基础有关系，在物理界有着非常重要的地位，他也成为许多国家都愿意接纳的重要人物。潘建伟在物理界上的地位没有杨振宁高，知名度也远不及杨振宁，但是潘建伟在物理界的成就其实并不低，当然和杨振宁相比是比不了的，但是潘建伟的高能物理成就在国际上面还是有一些知名度的，特别是他微粒子实验还有就是量子通讯，都是在国内知名度非常高的物理研究项目，现在量子通讯成为了未来通讯科技发展的方向。

当然了现在的量子科技并没有运用到现实中，目前量子科技还一直在研究探索当中，成果还没有达到成熟的阶段，所以还不属于运用科技，有人质疑量子科技的真实性，有人支持量子科技的研发，量子科技还没有现实运用的效果，所以有人认为量子科技的真实性其实也并不奇怪，对于量子科技，用物理界的专业去评论其实比较好。杨振宁是物理界的权威之一，当然对于潘建伟的量子科技，其实以杨振宁的能力来说，自然是可以发表自己的看法，但是他在高能物理上的成就是巨大，他对目前高能物理量子力学目前的状况的态度是，高能物理的盛宴已过，量子力学其实就是粒子，杨振宁的理论其实就是证明粒子的存在，那么他对量子力学有没有什么说法呢？用杨振宁的话对高能物理粒子的盛宴已过，对于现在的物理没办法真正的使用粒子，量子力学他并没有直接说明目前的可行性，但是对于高能粒子的研究，他并没有过多的说什么，有些事情对于他这个身份来说，说出来影响太大，也会容易得罪一些人，而且他自己也很难证明自己的观点是否是正确的，所以在没有很大把握的前提下不会去随便说和证明什么。

物理界讲究的是通过各种各样的方式来证明自己的观点有说服力，而不是去做空口无凭的事情，杨振宁对于现代物理，贡献巨大，但是他并不是神而也是人，所以他有些东西其实也没把握一定是对的，但是从他对高能物理探索的意见来看，目前他对高能物理的掌握应该没有太多的信心，但是他有些话也不会随便去说得罪一大群人，有些事情少说对自己没有坏处。