【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子態(tài)”的開(kāi)創(chuàng)性文章中，提出了一種量子隱形傳態(tài)的方案。 ?量子密集編碼：借助于 EPR粒子對(duì)的量子通道，通過(guò)傳送一個(gè)量子比特來(lái)實(shí)現(xiàn)二個(gè)經(jīng)典比特信息的傳送。 量子密集編碼保密性強(qiáng)。 1996年，奧地利Zeilinger 小組在實(shí)驗(yàn)上采用偏振糾纏光子的 EPR對(duì)傳送一個(gè)量子比特的信息，從而實(shí)現(xiàn)了量子密集編碼。由于 Bell基識(shí)別的困難，他們只實(shí)現(xiàn)了四種操作中的三種，即傳送了 。 1998年底，美國(guó) CIT的實(shí)驗(yàn)小組實(shí)現(xiàn)了連續(xù)量子自由度 (相干態(tài) )的隱形傳送。而美國(guó)洛斯阿拉莫斯的實(shí)驗(yàn)小組則實(shí)現(xiàn)了核自旋量子態(tài)的隱形傳送。 ?量子密碼通信：現(xiàn)代保密通信采用密鑰 K將明文經(jīng)過(guò)某種加密規(guī)則變換成密文，然后經(jīng)由公開(kāi)的經(jīng)典信息通道傳送 ， 后者采用密鑰 K39。通過(guò)適當(dāng)?shù)慕饷芤?guī)則將密文變換成為明文。這個(gè)過(guò)程如果能夠有效地防止任何非法用戶(hù)的竊聽(tīng)，那就是安全的保密通信。 按照密鑰 K和 K39。是否相同 ， 密鑰系統(tǒng)可分為對(duì)稱(chēng)密碼 (K＝ K39。)和非對(duì)稱(chēng)密鑰 (K≠K39。)。 數(shù)學(xué)上證明存在有不可破譯的對(duì)稱(chēng)密鑰 ， 即 Vernam密碼或一次性便箋式密碼 ， 它要求密碼應(yīng)與明文一樣長(zhǎng) ， 而且僅能使用一次 ， 這種體系需要用戶(hù)雙方擁有龐大的相同密碼 ， 因此密鑰的傳送 、 保管等都極不安全 ， 不易廣泛使用 。 目前廣泛用于網(wǎng)絡(luò) 、 金融行業(yè)的是非對(duì)稱(chēng)密碼 ，它是一種公開(kāi)密鑰 ， 加密和解密法則 ， 加密的密鑰K均是公開(kāi)的 ， 只是解密的密鑰 K39。不公開(kāi) ， 只有接收者本人知道 ， 這種密鑰的安全性基于大數(shù)因子分解這樣一類(lèi)不易計(jì)算的單向性函數(shù) 。 數(shù)學(xué)上雖沒(méi)能?chē)?yán)格證明這種密鑰不可破譯 ， 但現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)幾乎無(wú)法完成這種計(jì)算 。 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度越來(lái)越快，過(guò)去要幾千年機(jī)時(shí)才能破譯的密碼，現(xiàn)在很快就能破譯。例如，1977年美國(guó)出了個(gè)解密題，其解密需要將一個(gè) 129位數(shù)分解成為一個(gè) 64位和一個(gè) 65位素?cái)?shù)的乘積，估計(jì)用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)需要用 4乘 10的 16次方年才能得出結(jié)果。然而到 1994年，只需 8個(gè)月就可求出結(jié)果。 Shor量子算法證明 ， 采用量子計(jì)算機(jī)可以輕而易舉地破譯這種公開(kāi)密鑰體系 。 這就對(duì)現(xiàn)有保密通信提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 。 解決這個(gè)問(wèn)題的有效途徑是量子密碼術(shù) 。 它采用量子態(tài)作為信息載體 ， 經(jīng)由量子通道傳送 ， 在合法用戶(hù)之間建立共亨的密鑰 。 量子密碼的安全性由量子力學(xué)原理所保證。量子密碼術(shù)原則上可以挺供不可破譯、不可竊聽(tīng)的保密通信體系。 首先想到將量子力學(xué)用于密碼術(shù)的是美國(guó)的Wiesner,他在 1970年提出用共軛編碼制造不可偽造的 “ 銀行支票 ” 等 。 因?yàn)樗南敕ㄌ缕?， 論文被拒絕刊登 ， 直到 1983年才得以在會(huì)議錄上發(fā)表 。 在同他的討論中， Bent和 Brassard受到啟發(fā)，于 1984年提出了第一個(gè)用單光子偏振態(tài)編碼的量子密碼術(shù)方案，稱(chēng)為 BB84協(xié)議，迎來(lái)了量子密碼術(shù)新時(shí)期。目前，量子密碼的方案主要有四種： (1)基于兩種共扼基的四態(tài)方案 ， 其代表為 BB84協(xié)議 。 (2)基于兩個(gè)非正交態(tài)的兩態(tài)方案 ， 如 B92協(xié)議 。 (3)基于 EPR佯謬的 EPR對(duì)方案 ， 由 Ekert于 l991年提出 ， 稱(chēng)為 EPR協(xié)議或 E91協(xié)議 。 (4)基于正交態(tài)的密鑰分配方案 ， 其基礎(chǔ)為正交態(tài)的不可克降定理 。 量子密鑰分配的第一個(gè)演示性實(shí)驗(yàn)在 1989年由Bent等人完成 。 目前的實(shí)驗(yàn)方向有二 ， 即光纖中的量子密鑰分配和自由空間的量子密鑰分配 。 光纖中的量子密鑰分配實(shí)驗(yàn)己經(jīng)逐漸走向成熟 。 ?瑞士報(bào)道在日內(nèi)瓦湖底用通信光纜傳送 67公里的量子密鑰 。 ?日本 NEC報(bào)道已在 100公里光纖中傳送量子密鑰 。 ?德英聯(lián)合在 3000米山上經(jīng)自由空間傳送 量子密鑰 。 ?中國(guó)科大已實(shí)現(xiàn) 160公里的量子保密通信 ， 自由空間傳送量子密鑰 12米 。 ?量子因特網(wǎng)：量子因特網(wǎng)開(kāi)辟了新型通信系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中量子信息的保密發(fā)送，多方分布計(jì)算，也可以降低通信復(fù)雜度。 量子因恃網(wǎng)的主要部分是量子存儲(chǔ)器 (用于存儲(chǔ)和處理信息 )和量子通通 (用于傳輸信息 )。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰分配 → 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)量子密鑰分配 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)量子密鑰分配 → 任意兩點(diǎn)量子密鑰分配 ?量子計(jì)算：近 30年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，計(jì)算速度每?jī)赡攴环?，其元件尺寸每?jī)赡昕s小一倍。這種微型化的發(fā)展將使人類(lèi)面對(duì)尺寸僅為納米量級(jí)的微型電腦元件，此時(shí)信息的存儲(chǔ)，傳輸與處理都將按照量子力學(xué)的原理進(jìn)行。 考慮一個(gè) N個(gè)物理比特的存儲(chǔ)器 ， 若它是經(jīng)典存儲(chǔ)器 ， 則它只能存儲(chǔ) 2的 N次方個(gè)可能的數(shù)當(dāng)中的任一個(gè) ， 若它是量子存儲(chǔ)器 ， 則它可以同時(shí)存儲(chǔ) 2的 N次方個(gè)數(shù) ， 而且隨著 N的增加 ， 其存儲(chǔ)量子信息的能力將指數(shù)上升 。 例如 ， 一個(gè) 250量子比特的存儲(chǔ)器 (由250個(gè)原子構(gòu)成 )可能存儲(chǔ)的數(shù)目比現(xiàn)有已知的字宙中的全部原子數(shù)目還要多 。 由于數(shù)學(xué)操作可以同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器中全部的數(shù)進(jìn)行 ， 因此 ， 量子計(jì)算機(jī)在實(shí)施一次的計(jì)算中可以同時(shí)對(duì) 2的 N次方個(gè)輸入數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算 。 其效果相當(dāng)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)要重復(fù)實(shí)施 2的 N次方次操作 ， 或者采用 2的 N次方個(gè)不同的處理器實(shí)行并行操作 。 可見(jiàn) ，量子計(jì)算機(jī)可以節(jié)省大量的運(yùn)算資源 (如時(shí)間 、 記憶單元等 )。 量子加速表現(xiàn)最明顯的是大數(shù)因子分解問(wèn)題 ，其量子算法 (Shor算法 )是經(jīng)典算法的指數(shù)加速 。 相對(duì)而言 ， 有大量的問(wèn)題存在方根加速 ， 即解決此類(lèi)問(wèn)題的量子算法所需時(shí)間比于經(jīng)典算法所需時(shí)間的平方根 ， 其代表是搜索問(wèn)題 (Grover算法 )。 量子計(jì)算的具有量子并行運(yùn)算和模擬量子系統(tǒng)演化兩大優(yōu)點(diǎn)。目前，量子計(jì)算機(jī)研制正在加緊進(jìn)行之中，其信息的操作通過(guò)量子邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)證明，任何一種量子邏輯門(mén)都可以通過(guò)一系列的兩量子位之間的受控非門(mén)操作和對(duì)單個(gè)量子比特的旋轉(zhuǎn)來(lái)完成。 目前，主要考慮用作量子計(jì)算的物理系統(tǒng)有，離子阱，腔 QED技術(shù)，光子的偏振，核磁共振，電磁共振，超導(dǎo)系統(tǒng)以及量子點(diǎn)等。 有關(guān)的主要論文目錄 (1) ShangBin Li, ZhaoXin Xu, JianHui Dai, JingBo Xu: Entanglement and quantum transition in quantum mixed spin chains, Phys. Rev. B73 (2022)184411 (2) ShangBin Li, JingBo Xu: Entanglement, Bell violation and phase decohe rence of two atoms inside an optical cavity, Phys. Rev. A72(2022)022332 (3) JingBo Xu， ShangBin Li: Control the entanglement of two atoms in an optical cavity via white noise, New Journal Phys. 7(2022)72 (4) JingBo Xu， ShangBin Li: Entanglement and Bell vi