【正文】 聯(lián)。 節(jié)點 節(jié)點 糾纏量子通道 關(guān)鍵問題： 糾纏度隨通道長度指數(shù)衰減 量子信息保真度指數(shù)衰減 三、量子因特網(wǎng) 解決辦法： 糾纏純化 ， 即由若干被破壞的糾纏通道純化成最大糾纏通道。 糾纏通道的建立，關(guān)鍵性問題是遠距離糾纏通道的建立和局域量子操作的實現(xiàn)。 （ 4）高亮度、高糾纏度的糾纏光子源的制備，其參數(shù)可控且其波長損耗最小。 三、量子因特網(wǎng) 信源 編碼 信息傳輸 解碼與探測 量子態(tài)工程 單光子源 度 量 壓 縮 編 碼 直接通道 糾纏通道 信道容量 探測器 Bell基測量 廣義量子測量 QND 量子通信基本過程 三、量子因特網(wǎng) 量子態(tài)工程 研究如何制備、操縱和存儲作為信息載體的量子態(tài)等問題，包括： （ 1） 可控單光子源：目前實用單光子是種將激光脈沖衰減到平均每個脈沖只有 子的準單光子源，理想的單光子源應是每個脈沖有且僅有一個光子，其發(fā)射時間、發(fā)射方向和光子頻率可以人為精確控制。 （ 2） 量子糾纏通道 通信雙方或多方共享處于糾纏態(tài)的粒子，并同時使用經(jīng)典通信和局域操作來實現(xiàn)信息傳送。 —— 物理層面的安全性 （ B92）方案； B. EPR方案 ； 二、量子密碼 偏振態(tài)編碼 1 0 Alice Bob 二、量子密碼 光子相位量子態(tài) 單光子干涉 單光子探測器 D1 D2 單光子 分束器 上 下 ? ?下＋上21?? 二、量子密碼 相位編碼方案 (BB84協(xié)議） D1 D2 相位調(diào)制器 相位調(diào)制器 Alice安全區(qū) Bob安全區(qū) 二、量子密碼 光子偏振態(tài)代表 0,1兩組基共四個不同的偏振態(tài) 例如： 線偏振基（水平、垂直） 圓偏振基（左旋、右旋） Alice 隨機選送四個態(tài)中的任意一個 , Bob隨機選任意一組基測量 BB84方案 ?偏振編碼 二、量子密碼 隨機選擇一組偏振基同步測量 （只 Bob知道） Alice測量到光子用的偏振基（不是態(tài)） Bob那些選擇是正確的 0、 1 BB84方案 ?偏振編碼 二、量子密碼 以 MZ干涉儀分配密碼 第一組基： 0， ?； 第二組基： ?/2， 3 ?/2 （水平、垂直偏振） （左，右圓偏振） 優(yōu)點：不受途中外界干擾影響 1. 可能的傳輸距離遠； 2. 長期穩(wěn)定性好； 3. 抗干擾力強。 量子克隆機 A B A B ?????量子密碼安全性的基礎(chǔ) ?量子信息提取不可逾越的障礙 一、引言 薛定諤貓 一、引言 A EPR粒子對 B 非局域性： 對 A（或 B）的任意測量必然會影響 B（或 A）的量子態(tài)，不管 A和 B分離多遠。 何為 “ 量子信息 ” 以單光子作為信息物理載體為例 : 經(jīng)典信息： 有光子代表“ 1”，無光子代表“ 0” 1 0 0 0 1 1 1 一、引言 “量子比特 ” 與 “ 比特 ” 有 何區(qū)別？ 一、引言 量子信息： 以光子的量子態(tài)表征信息 如約定光子偏振態(tài)，圓偏振代表“ 1”，線偏振代表“ 0”（每個脈沖均有一個光子）。 一、引言 量子信息的誕生促使信息科學從 “ 經(jīng)典 ” 跨越到 “ 量子 ” 時代，為信息科學的持續(xù)發(fā)展提供新的原理和方法，將在本世紀中發(fā)揮出難以估量的影響，最終形成新 QIT產(chǎn)業(yè)。 一、引言 現(xiàn)代技術(shù) (經(jīng)典調(diào)控 ) 微電子技術(shù) 光子技術(shù) 經(jīng)典信息 極限： 集成度 限制： 運算速度 極限： 衍射斑 限制： 通信容量等 極限： 限制： 串行運算 一、引言 后莫爾時代的新技術(shù) （量子調(diào)控） 分子 /納米電子 納米光子學 量子信息學 特點：自組裝 性能： 突破集成度極限 特點： 近場光學 性能： 突破衍射極限 特點： 量子態(tài)作信息單元 性能： 并行運算 現(xiàn)代技術(shù)和新一代技術(shù) 一、引言 量子信息將成為后莫爾時代的新技術(shù)，它是量子物理與信息科學相融合的新興交叉學科。 一、引言 20世紀 60年代，日本正是抓住從電子管轉(zhuǎn)型到晶體管的機遇，及時地提出“半導體立國”的發(fā)展戰(zhàn)略，一躍成為工業(yè)大國。 一、引言 在現(xiàn)代技術(shù)中僅運用到電子的電荷屬性，傳統(tǒng)上利 用電場來控制電流，但電子同時具有自旋的量子屬性，通過對電子自旋的量子調(diào)控和操縱，將導致新一代自旋電子學的誕生，開發(fā)出集存儲、邏輯和顯示等功能于一身的新一代自旋電子器件； 運用量子態(tài)作為信息單元將使信息科學發(fā)生根本性 變革，量子存儲器的數(shù)據(jù)存儲能力呈指數(shù)增長，運用適合算法，量子計算機可攻破現(xiàn)有的密鑰體系，而量子密碼則可提供絕對安全保密通信。 更深刻的量子現(xiàn)象和效應將構(gòu)成這種基于經(jīng)典調(diào)控的現(xiàn)代技術(shù)難于逾越的障礙，換句話講，現(xiàn)代技術(shù)正在迅速地達到其物理極限，人類文明社會的持續(xù)發(fā)展必然要依仗著更高層次的新一代技術(shù)的出現(xiàn)。 一、引言 量子調(diào)控孕育著新一代技術(shù) 現(xiàn)代技術(shù)建立在量子力學基礎(chǔ)之上，構(gòu)成 20 世紀高科技的重要基石的微電子和激光都是直接應用到量子力學原理而發(fā)現(xiàn)的。這表明，莫爾時代必將告終。 一、引言 “新型工業(yè)化 ” 必須以高技術(shù)為基石，但我國目前落后的科學技術(shù)現(xiàn)狀明顯地制約著新工業(yè)化的進程 。 現(xiàn)代技術(shù)的世界格局基本確立，即便我們跟著現(xiàn)代技術(shù)的潮流向前發(fā)展，也難于在整體上超越國際先進水平，與西方強國水平上的差距甚至有可能越來越大。然而，由于量子效應和熱耗 散的影響，人們卻會完全失去按傳統(tǒng)方式控制電 子的能力。這次我們必須從探索研究階段開始就牢牢地把握住機遇，爭取先機，控制制高點，開拓出新一代技術(shù)，為中華民族自立于世界之林做出貢獻。 量子器件一、引言 這些初等量子效應已經(jīng)為人類社會造就了半個世紀的 前所未有的昌盛和繁榮。例如， 相位伴隨著量子干涉，而這種干涉可通過改變光、電、磁、機械和幾何等參數(shù)來改變其載流子的相位，以調(diào)控干涉行為，達到技術(shù)上可使用的量子調(diào)控性。 最終將開創(chuàng)出基于量子調(diào)控的新一代技術(shù)，預期這種技術(shù)將具有相干性好、可集成控制、快速操作、功能集成和低功耗等現(xiàn)代技術(shù)所無法具備的特征。如圖 1所示。 一、引言 量子計算可以加快某些函數(shù)的運算速度； 量子因特網(wǎng)具有安全性，并集信息處理和傳輸于一體，可實現(xiàn)多端分布計算，降低通信復雜度； 量子密碼可以確保量子密鑰分配的安全性，與一次一密算法的不可破譯性相結(jié)合，可提供不可竊聽、不可破譯的安全保密通信。 量子比特： .1,10 222121 ???? CCCC????? N????? 4321量子信息是經(jīng)典信息的擴展和完善，正如復數(shù) z=x+iy是實數(shù)的完善和擴展。 一、引言