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量子通信不可能，量子密钥光纤通信不必要 -
 - 昊胜
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阅读(1106) 回复(39) 2016-08-30 19:12:48 赞 快速回复
量子通信不可能，量子密钥光纤通信不必要 什么是量子通信？简单说就是利用量子纠缠态的特性进行通信。 那么什么是量子？一切微观粒子，如离子、原子核、质子、中子、电子、光子都是量子。 什么是量子纠缠态？这个，用非专业语言是说不清的，复合量子系统(具有两个以上量子的系统)的一类量子态，此量子态无法分解为单个量子态之直积。只要记住，量子纠缠态是多量子系统（两个及两个以上量子组成的系统）的一种状态就好了。 那么怎么利用量子纠缠态进行通信呢？这还需要介绍量子纠缠态的两个特性，一个是非独立性，另一个是非局域性。简单地说，当处于纠缠态的量子，不管分开多远，都不能看做是互相独立的，他们仍然是互相关联的，哪怕是分开宇宙距离。比如，在地球上的实验室里制备出两个处于纠缠态的电子，我们想办法把他们分开（所谓想办法就是保持其纠缠特性），把其中的一个送到火星上去，这时，一个电子在地球，一个在火星，两个电子仍然处于纠缠态，我们对地球上的电子进行某种操作，改变其状态，火星上的电子也会同时做出相应的改变。注意，是同时，不需要时间。这就是量子通信的理论根据。 在这篇文章里我们假设量子通信的理论基础是正确。那么从上述的理论可以看出，1、量子通信是不需要时间的，瞬间即可完成；2、量子通信是不需要媒介的，不需要电缆啊、光纤啊、甚至也不需要电磁波。由这两点还可以引申出，量子通信是不需要信道的，也就不受信道容量的限制，什么香农定理啊，都靠边站了，没用了。 量子通信这么美好，可惜实现不了，为什么实现不了？因为制备不出相距遥远的量子纠缠态。常用的，用来制备纠缠态的量子有电子、离子和光子，电子与离子相对与光子来说在性质上是相同的，都是有质量带电荷的量子。所以我们就说电子与光子好了。要让一群电子处于纠缠态，需要极端的低温与真空环境，还需要磁场或激光来控制他们。在这样的条件下纠缠起来的电子，就很难再分开，分别送到不同的地点，来做通信用。还有一个方案，就是让本来处于两地的电子纠缠起来，这样就省去分开移动了。这也是办不到的，因为没有什么东西能让相距遥远的两个电子纠缠起来，唯一可用的手段就是处于纠缠态的光子，但单个光子太弱了，控制不了电子。 既然有质量带电荷的量子不堪大用，那么利用光子来做纠缠态行不行呢？也不行，因为光子有不可驻留性，所谓不可驻留性，就是光子留不住，让光子停下来，原地长时间不动，用来做通信源，办不到。所以，量子通信的难点可以总结为：电子移不开，光子留不住。 既然量子通信在技术上实现不了，物理学家们退而求其次，就利用纠缠态的光子做通信加密用的密钥。光子有自传输特性，两个光子纠缠好了，自己就会跑了，不用你来移动，并且可以按着指定的路径跑，比如在光纤里跑。两个处于纠缠态的光子，一个用来传送信息，一个用来做密钥。很完美。完美是完美了，可是有多大用处呢？因为这种量子密钥光纤通信，本质上还是光纤通信，不是量子通信，目前咱们国家搞的热火朝天的，就是这种量子密钥光纤通信，与量子通信八竿子打不着。光纤通信的保密性本来就很好，再加上数学加密，完全够用了，有什么必要搞这么高成本的密钥系统？国家投点经费，研究研究是可以的，要推广开来就没有必要了。
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发表于 2016-8-31 01:17:31
