研究生講座-量子信息物理

量子信息物理長春理工大學(xué)姚治海

2015年9月報(bào)告提綱

信息1

量子糾纏態(tài)2

量子通信3

量子計(jì)算4

量子成像5一、信息烽火狼煙雞毛信一、信息電報(bào)電話手機(jī)一、信息光學(xué)全息

光通信

光互連一、信息第一臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)D-WaveOne

上海光機(jī)所建成的國際上第一臺(tái)激光三維強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像工程原理樣機(jī)

我國量子通信領(lǐng)軍人物潘建偉院士一、信息信息：

指獲得消息后消除掉的不確定性。

一、信息信息,歸根結(jié)底是編碼在物理系統(tǒng)態(tài)中的東西，從物理角度看，信息源于物理態(tài)在時(shí)空中的變化，信息傳輸是編碼物理態(tài)的傳輸，信息處理是被稱為“計(jì)算機(jī)”的物理系統(tǒng)態(tài)的有控制演化，信息的提取則是對編碼物理態(tài)的測量。一、信息量子信息學(xué)：

研究用量子態(tài)編碼的信息科學(xué)。

二、量子糾纏態(tài)量子信息學(xué)的量子力學(xué)基礎(chǔ)：微觀粒子的波粒二象性

量子態(tài)的描述和態(tài)疊加原理

量子力學(xué)中的力學(xué)量

么正變換量子態(tài)的演化

密度算子

量子糾纏態(tài)二、量子糾纏態(tài)什么是糾纏態(tài)？是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，其定義是描述復(fù)合系統(tǒng)（具有兩個(gè)以上的成員系統(tǒng)）之一類特殊的量子態(tài)，此量子態(tài)無法分解為成員系統(tǒng)各自量子態(tài)之張量積。

純態(tài)對偶態(tài)

測量坍縮二、量子糾纏態(tài)

具有量子糾纏現(xiàn)象的系統(tǒng)，在此拿兩顆以相反方向、同樣速率等速運(yùn)動(dòng)之電子為例，即使一顆行至太陽邊，一顆行至冥王星，如此遙遠(yuǎn)的距離下，它們?nèi)员Ｓ刑貏e的關(guān)聯(lián)性；亦即當(dāng)其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。如此現(xiàn)象導(dǎo)致了“鬼魅似的遠(yuǎn)距作用”之猜疑，仿佛兩顆電子擁有超光速的秘密通信一般，似與狹義相對論中所謂的局域性相違背。這也是當(dāng)初阿爾伯特·愛因斯坦與同僚玻理斯·波多斯基、納森·羅森于1935年提出以其姓氏字首為名的EPR佯謬來質(zhì)疑量子力學(xué)完備性之緣由。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：愛因斯坦等人與量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一波爾就有關(guān)量子力學(xué)是否自洽，是否完備的學(xué)術(shù)爭論而引發(fā)的一系列假想實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)所預(yù)示的結(jié)果完全遵從量子力學(xué)原理，但卻難以接受。1935年，愛因斯坦，波多爾斯基（B.Podolsky）和羅森（N.Rosen）聯(lián)名發(fā)表了一片論文，以該思想實(shí)驗(yàn)結(jié)論的方式對量子力學(xué)的完備性提出了質(zhì)疑。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：1935年發(fā)表《量子力學(xué)是完備的嗎？》文中他們給出完備理論應(yīng)滿足的三個(gè)條件：

（1）物理實(shí)在的每個(gè)要素在一個(gè)完備的物理理論中都應(yīng)該有其對應(yīng)（2）如果不以任何方式干擾系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)該可以確定的預(yù)言。

（3）超距作用是不存在的二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：根據(jù)以上三個(gè)條件構(gòu)思的構(gòu)思了一對處于自旋單態(tài)的粒子（EPR態(tài)）滿足二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：讓兩個(gè)粒子沿相反的方向運(yùn)動(dòng)到足夠遠(yuǎn)，然后測量其中一個(gè)的自旋，由于兩粒子處于自旋單態(tài)，故另一個(gè)粒子波函數(shù)也同時(shí)坍縮至一個(gè)已知態(tài)，則這兩個(gè)粒子之間坍縮信息傳遞速度為無限大，不滿足狹義相對論信息傳遞不超過光速的要求二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：愛因斯坦認(rèn)為根據(jù)EPR佯謬的實(shí)驗(yàn)，下面兩個(gè)結(jié)論必局其一：1）存在著即時(shí)的超距離作用，在測量粒子A的位置的同時(shí)，立即干擾了粒子B的動(dòng)量；2）一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量本來同時(shí)是有精確值得。只是量子力學(xué)的表述不完備結(jié)論：量子力學(xué)不足以正確地描述真是的世界。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：波爾則持完全相反的看法，他認(rèn)為粒子A和B之類存在著量子關(guān)聯(lián)，不管他們在空間上分得多開，對其中一個(gè)粒子實(shí)行局域操作，必然會(huì)立即導(dǎo)致另一個(gè)粒子狀態(tài)的改變，這是由量子力學(xué)的非局域性所決定的。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：爭論的本質(zhì)：真實(shí)世界是遵從愛因斯坦的局域?qū)嵲谡摚€是波爾的非局域性理論。長期以來，這個(gè)爭論一直停留在哲學(xué)上，難以辨別“孰是孰非”。貝爾基于愛因斯坦的因參數(shù)理論而推到出著名的貝爾不等式，人們才有可能在實(shí)驗(yàn)上依據(jù)貝爾不等式尋找判定這場爭論的依據(jù)。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：法國的Aspect小組證實(shí)了貝爾不等式可以違背，即愛因斯坦的局域?qū)嵲谡撛谖⒂^世界不是真理。1997年，瑞士學(xué)者更直截了當(dāng)?shù)脑?0km光纖中測量到作為EPR對的兩個(gè)量子之間的量子關(guān)聯(lián)。二、量子糾纏態(tài)EPR佯謬：結(jié)論1）量子力學(xué)是正確的。2）非局域性是量子力學(xué)的基本性質(zhì)。二、量子糾纏態(tài)特點(diǎn)：量子糾纏并非信息傳遞，事實(shí)上信息不可能從一個(gè)粒子傳到另一個(gè)粒子。即使用光速將它們分開，信息也不可能在你測量時(shí)從一個(gè)地方傳到另一個(gè)地方。所謂量子糾纏指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)，沒有經(jīng)典類比。量子糾纏涉及實(shí)在性、定域性、隱變量以及測量理論等量子力學(xué)的基本問題，并在量子計(jì)算、量子通訊和量子成像等研究中起著重要的作用。二、量子糾纏態(tài)糾纏態(tài)的制備：

1.自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換制備光子糾纏2.腔量子電動(dòng)力學(xué)法(QED)3.離子阱法三、量子計(jì)算單量子位

經(jīng)典信息比特(bit)量子信息量子比特(qubit)

一個(gè)qubit是一個(gè)雙態(tài)量子系統(tǒng)，這里雙態(tài)指兩個(gè)線性獨(dú)立的態(tài)，對于半自旋粒子系統(tǒng)（如電子），這兩個(gè)態(tài)常記為|0>和|1>。以這兩個(gè)獨(dú)立態(tài)為基矢，張起一個(gè)二維復(fù)矢量空間，所以也可以說一個(gè)qubit就是一個(gè)二維Hilbert空間。三、量子計(jì)算量子比特的物理載體：

任意二態(tài)的量子體系，如光子、原子、電子、原子核等。一個(gè)量子比特表示多少信息?若對|Ψ>進(jìn)行一次測量，只能給出0或1，量子比特的測量后的態(tài)為|0>或|1>。因此，從一次測量，人們只能獲得關(guān)于量子比特態(tài)的一個(gè)比特的信息。如若不進(jìn)行測量，一個(gè)量子比特代表多少信息?

三、量子計(jì)算單量子位

——這是個(gè)微妙的問題。如果不進(jìn)行測量，人們?nèi)绾味攘啃畔⒛?？盡管如此，這里仍有重要概念性問題存在。因?yàn)楫?dāng)演化量子比特的封閉量子系統(tǒng)，不做任何“測量”，她顯然會(huì)保持住用于描述該態(tài)的全部連續(xù)變量（如α和β）的蹤跡。在某種意義上講，在一個(gè)量子比特的態(tài)中，隱藏有大量的“hiddeninformation”（隱信息），更有趣的是，這種額外“信息”的數(shù)量隨著量子比特的數(shù)目指數(shù)增加。如何理解這類隱信息正是我們要致力研究的問題，也是量子力學(xué)之所以成為信息處理強(qiáng)有力工具的核心。

三、量子計(jì)算多量子位

兩個(gè)量子比特

兩個(gè)經(jīng)典比特，有4種可能狀態(tài)：00,01,10,11兩個(gè)量子比特，有4個(gè)計(jì)算基態(tài)：

|00>,|01>,|10>,|11>兩個(gè)量子比特可表示為:|ψ>=α00|00>+α01|01>+α10|10>+α11|11>歸一化條件:Σ|αx|2=1,x=00,01,10,11求和域?yàn)殚L為2的字符串集合，每個(gè)字符取0或1。三、量子計(jì)算多量子位

兩量子比特的重要量子態(tài)是Bell態(tài)或EPR對，如(),110021+兩量子比特之間存在量子關(guān)聯(lián)。三、量子計(jì)算多量子位

n個(gè)量子比特系統(tǒng)

計(jì)算基態(tài)|x1,x2,?xn>,|ψ’>=Σαx|x’>,有2n個(gè)振幅系數(shù)，例如，n=500，2n比宇宙中的原子數(shù)目還多。若能制備n個(gè)量子比特存儲(chǔ)器，則它具有巨大的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)能力。三、量子計(jì)算單量子比特門

量子非門量子比特門：操縱量子比特X|0>=|1>,X|1>=|0>對應(yīng)于經(jīng)典邏輯非門-NOT操作三、量子計(jì)算單量子比特門

量子Z門X|0>=|0>,X|1>=-|1>改變|0>和|1>的相對相位π三、量子計(jì)算單量子比特門

量子Hardmard門三、量子計(jì)算為什么門作用不會(huì)是非線性？這歸結(jié)于量子力學(xué)的線性特性。非線性量子力學(xué)會(huì)導(dǎo)致超光速通信、違背熱力學(xué)第二定律等。用做量子門的矩陣有何限制？

描述單個(gè)量子門的矩陣U是么正的。這個(gè)么正性限制是對量子門的唯一限制。任意么正矩陣均可標(biāo)志有效量子門!三、量子計(jì)算多量子比特門

業(yè)已證明：任意多量子比特門均可由CNOT和單量子比特門構(gòu)成。典型多量子比特門：受控非門(Controlled-NOTorCNOT)作用：|A>是控制比特，|B>是目標(biāo)比特。當(dāng)|A>=|0>時(shí)，目標(biāo)比特不改變；當(dāng)|A>=|1>時(shí)，目標(biāo)比特倒置。三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)

量子計(jì)算機(jī)由含有導(dǎo)線和基本量子門的量子線路(quantumcircuit)構(gòu)成，導(dǎo)線用于傳遞量子信息，量子門用于操作量子信息。三、量子計(jì)算量子計(jì)算概念的起源

1982年，RichardFeynman論證了用經(jīng)典計(jì)算機(jī)模擬量子力學(xué)系統(tǒng)時(shí)，隨輸入（粒子數(shù)、自由度）增大其計(jì)算資源消耗會(huì)指數(shù)增加。例如量子位態(tài)矢的Hilbert空間在n=200時(shí)是2200維矢量空間，要描述這個(gè)矢量空間中的一個(gè)典型態(tài)，將需要在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中記錄2200-1個(gè)復(fù)數(shù)。這是任何經(jīng)典計(jì)算機(jī)都不可能做到的。Feynman推測，按照量子力學(xué)規(guī)律工作的計(jì)算機(jī)（量子計(jì)算機(jī)）可能避免這一困難。這是最早的量子計(jì)算的思想。三、量子計(jì)算量子計(jì)算概念的起源

1985年，DavidDeutsch定義了量子Turing機(jī)，描述了量子計(jì)算機(jī)的一般模型，研究了它的性質(zhì)，預(yù)言了量子計(jì)算機(jī)的潛在能力。Deutsch第一個(gè)系統(tǒng)地表述了現(xiàn)在人們所理解的量子計(jì)算機(jī)模型。三、量子計(jì)算量子計(jì)算概念的起源

1994年，PeterShor發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)具體的量子算法，這個(gè)算法可以在設(shè)想的量子計(jì)算機(jī)上用輸入的多項(xiàng)式時(shí)間分解大數(shù)質(zhì)因子，而分解大數(shù)質(zhì)因子對經(jīng)典計(jì)算機(jī)是個(gè)難題。這個(gè)問題對經(jīng)典計(jì)算機(jī)是如此困難，以至現(xiàn)在廣泛使用的公開密鑰密碼系統(tǒng)RSA就是以這個(gè)問題的難解為基礎(chǔ)。Shor算法的提出使量子計(jì)算和量子計(jì)算機(jī)的研究有了實(shí)際應(yīng)用前景。三、量子計(jì)算量子計(jì)算概念的起源

1996年，L.K.Grover發(fā)現(xiàn)了未加整理數(shù)據(jù)庫搜索的Grover迭代算法。使用這種算法，在量子計(jì)算機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)對未加整理數(shù)據(jù)庫N1/2量級(jí)加速搜索，而且這種加速搜索有可能解決經(jīng)典上所謂NP問題，因而引起人們重視。三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)

離子阱方案腔量子電動(dòng)力學(xué)方案量子點(diǎn)方案最基本的單元是量子比特---一個(gè)雙能級(jí)的量子系統(tǒng)，例如：自旋、電荷或者光子。三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)在什么方面超過了經(jīng)典計(jì)算機(jī)？

1.指數(shù)加速

Shor分解大數(shù)質(zhì)因子的量子算法2.非指數(shù)加速

Grover未整理數(shù)據(jù)庫搜索的量子算法3.“相對黑盒”的指數(shù)加速供給量子黑盒經(jīng)典態(tài)疊加形式的量子態(tài)輸入和供給它經(jīng)典輸入比較，具有指數(shù)類型的加速。三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)在什么方面超過了經(jīng)典計(jì)算機(jī)？

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)比特序列，0,1量子比特序列，疊加態(tài)邏輯門電路作為基本器件量子邏輯門電路構(gòu)成對應(yīng)數(shù)學(xué)上一個(gè)幺正變換矩陣可以應(yīng)用量子糾纏特性串行計(jì)算并行計(jì)算隨機(jī)變量都是虛假的真正的隨機(jī)分布進(jìn)行量子模擬三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)還存在什么問題？

1.硬件問題

距離真正發(fā)揮巨大計(jì)算能力的有實(shí)用價(jià)值的量子計(jì)算機(jī)還相當(dāng)遙遠(yuǎn)。制備足夠數(shù)量的量子門，其量子狀態(tài)易于疊加（或糾纏），且酉變換準(zhǔn)確?？杉尚詥栴}：其核心不是將幾個(gè)量子比特組裝到一起，而是能相干地操控這些量子比特。作為量子計(jì)算機(jī)最終實(shí)現(xiàn)的要求，量子比特體系要有長的相干時(shí)間，基本的門操作的精度要能夠達(dá)到容錯(cuò)量子計(jì)算的閾值之內(nèi)。三、量子計(jì)算量子計(jì)算機(jī)還存在什么問題？

2.軟件問題

沒有新的量子算法提出，對量子算法的研究多局限于對已有算法的修改。通用計(jì)算機(jī)編程的實(shí)現(xiàn)還沒有途徑。已經(jīng)取得的研究表明，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算已經(jīng)不存在原則性的問題，按照現(xiàn)在的發(fā)展速度，可以肯定地預(yù)計(jì)，在不久的將來，量子計(jì)算機(jī)一定會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。四、量子通信量子通信（QuantumTeleportation）是指利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式。

電子通信：通過電信號(hào)的參數(shù)傳送信息

光通信：光是信息的載體量子通信：由量子態(tài)攜帶信息四、量子通信量子通信研究什么?

量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼簡單地說，就是利用量子力學(xué)原理中的量子糾纏傳輸信息四、量子通信量子通信的工作過程?

量子通信系統(tǒng)的基本部件包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測量裝置。接收過程傳輸過程發(fā)送過程量子測量裝置量子態(tài)發(fā)生器量子通道四、量子通信貝爾態(tài)愛因斯坦等人認(rèn)為量子力學(xué)只給出微觀客體以統(tǒng)計(jì)性描述是不完備的，因?yàn)檫@樣的描述不能解釋微觀粒子的某些行為。波姆認(rèn)為有必要引入一些附加變量對客觀客體作進(jìn)一步的描述，因此有了隱變量理論。貝爾源于隱變量推導(dǎo)出著名的貝爾不等式。由于貝爾不等式與量子力學(xué)預(yù)言不相符，因此人們有可能通過在滿足必須條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否滿足不等式來判斷以波爾為代表的哥本哈根學(xué)派對量子力學(xué)的解釋是否正確。即量子力學(xué)是否自洽，本身是否完備。四、量子通信貝爾態(tài)假設(shè)兩個(gè)觀察者A和B分別對光子對的個(gè)別光子做偏振測量，兩人可以任意選擇各種不同的測量基底，假設(shè)A選了a和a’兩種基底，而B選擇了b和b’。用E(a,b)代表當(dāng)A用a基底而B用b基底是，在他們重復(fù)多次同樣的實(shí)驗(yàn)后，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為“平行”與“垂直”的兩種幾率差。四、量子通信貝爾態(tài)此時(shí)經(jīng)典的理論預(yù)測總有以下的不等式這就是貝爾不等式。用某個(gè)算符B在一定量子態(tài)上的平均值將貝爾不等式表示成為四、量子通信貝爾態(tài)貝爾算符的全套本征態(tài)稱為貝爾態(tài)基。貝爾態(tài)積是由下面4個(gè)態(tài)矢組成四、量子通信貝爾態(tài)貝爾基還可以寫成下面的形式四、量子通信量子不可克隆(No-Cloning)定理克?。–loning）：原來量子態(tài)不被改變，而在另一個(gè)系統(tǒng)中產(chǎn)生一個(gè)完全相同的量子態(tài)。傳輸(transposition)：原來量子態(tài)傳輸?shù)搅硪晃恢?。（沒有兩個(gè)完全相同的態(tài)）四、量子通信量子不可克隆(No-Cloning)定理定理1：如果|a>和|b>是兩個(gè)不同的非正交態(tài)，不存在一個(gè)物理過程可以做出|a>和|b>兩者的完全拷貝。定理2：一個(gè)未知的量子態(tài)不能被完全拷貝定理3：要從編碼在非正交量子態(tài)中獲取信息，不擾動(dòng)這個(gè)態(tài)勢不可能的。四、量子通信量子不可克隆(No-Cloning)定理

量子態(tài)不可克隆定理的意義：由于它的不可克隆性，保證量子通信的保密性，這也是為什么現(xiàn)在大量研究量子保密通信，從物理上加以保密，不易得到破壞。四、量子通信量子隱形傳態(tài)量子隱形傳態(tài)（quantumteleportation)，也稱為量子遠(yuǎn)程通訊、量子離物傳態(tài)，是企圖表現(xiàn)一種信息的無須直接通過一個(gè)通道的隱形傳送過程：先提取原物的所有信息，然后傳送到接收地點(diǎn)，接收者根據(jù)這些信息復(fù)制出原物的復(fù)制品。四、量子通信量子隱形傳態(tài)

1993年Bennet等在PRL上發(fā)表一篇開創(chuàng)性的論文，提出量子隱形傳態(tài)的方案：將某個(gè)粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個(gè)地方，把另一個(gè)粒子制備到這個(gè)量子態(tài)上，而原來的粒子仍留在原處。四、量子通信量子隱形傳態(tài)四、量子通信量子隱形傳態(tài)其基本思想是：將原物的信息分成經(jīng)典信息和量子信息兩部分，它們分別經(jīng)由經(jīng)典通道和量子通道傳送給接收者。四、量子通信量子隱形傳態(tài)目的：發(fā)送員Alice要把自旋為1/2離子的自旋態(tài)

|Ф>=a|↑>+b|↓>|a|2+|b|2=1

發(fā)送給遠(yuǎn)處的接收員Bob.Alice和Bob之間有一個(gè)經(jīng)典信息通道。四、量子通信量子隱形傳態(tài)步驟：（1）首先制備自旋為1/2的粒子1，使它處在|Ф>1態(tài)，

|Ф>=a|↑>1+b|↓>1

|a|2+|b|2=1

粒子放在Alice處四、量子通信量子隱形傳態(tài)(2)制備自旋為1/2的粒子2和3組成的EPR對，讓它們處在糾纏態(tài)，并同時(shí)將粒子2和3分送給Alice和Bob。四、量子通信量子隱形傳態(tài)

(2)制備自旋為1/2的粒子2和3組成的EPR對，讓它們處在糾纏態(tài)，并同時(shí)將粒子2和3分送給Alice和Bob。由于EPR粒子對具有量子關(guān)聯(lián)特性，若對其中一個(gè)粒子進(jìn)行局域操作（包括測量），另一個(gè)粒子的量子態(tài)立即發(fā)生相應(yīng)的變化，因此EPR粒子對構(gòu)成Alice和Bob之間的一條量子通道。四、量子通信量子隱形傳態(tài)

Alice采用可以識(shí)別貝爾基的裝置對粒子1和2聯(lián)合進(jìn)行測量，而同時(shí)Bob也對粒子3的自選態(tài)進(jìn)行測量。Alice用貝爾基測量的裝置測出的結(jié)果只能是四個(gè)貝爾基中的一個(gè)，概率為1/4。Bob測出的一定是下式與該貝爾基對應(yīng)的系數(shù)。

四、量子通信量子隱形傳態(tài)(3)Alice將測量結(jié)果（即獲得那一個(gè)Bell態(tài)）經(jīng)由經(jīng)典通道傳遞給Bob，Bob手頭的糾纏粒子3會(huì)因Alice的測量坍縮到相應(yīng)的量子態(tài)上，于是Bob在獲知Alice的測量結(jié)果之后，對粒子3做相應(yīng)的操作，便可以使粒子3處在與粒子1原先未知量子態(tài)完全相同的量子態(tài)上，這就完成了粒子1的未知量子態(tài)的量子隱形傳送。四、量子通信量子隱形傳態(tài)四、量子通信量子隱形傳態(tài)1997年年底奧地利研究組首先在實(shí)驗(yàn)上演示成功這種量子隱形傳態(tài)，論文發(fā)表在《自然》上，引起國際學(xué)術(shù)界的極大興趣。四、量子通信量子隱形傳態(tài)

說明：(1)事先,粒子1與粒子3不糾纏,Alice測量之后,在1與2之間建立了關(guān)聯(lián)。(2)Alice的測量結(jié)果是完全隨機(jī)的,故這個(gè)結(jié)果無法獲得的信息。(3)從Alice傳送給Bob的經(jīng)典信息給不出的信息,2與3共享的EPR粒子對也給不出的信息,因?yàn)樗鼈冊缇痛嬖诹恕?4)粒子3所處的任一個(gè)可能的狀態(tài)與只相差一個(gè)相應(yīng)的幺正變換。(5)從粒子1到粒子3量子信息的傳遞可以發(fā)生在任意的距離,因此,稱為遠(yuǎn)距傳態(tài)。在遠(yuǎn)距傳態(tài)中,Alice不需要知道Bob在哪里。四、量子通信量子隱形傳態(tài)

(6)量子隱形傳態(tài)仍然需要經(jīng)典信息通道的幫助才能完成,因此不會(huì)以超光速傳遞信息.(7)粒子1的狀態(tài)不僅對Alice而且對任何人都是不知道的。粒子1可以處在任何未知的狀態(tài)。(8)這個(gè)過程不是克隆,因?yàn)楫?dāng)Alice進(jìn)行Bell基測量后，

已被破壞掉,符合量子力學(xué)的不可克隆定理。(9)被分解成經(jīng)典信息和量子信息兩部分,只有兩者共同組合才能構(gòu)造出。四、量子通信量子隱形傳態(tài)中國學(xué)者領(lǐng)先的工作：中國科技大學(xué)教授潘建偉關(guān)于“量子隱形傳輸實(shí)驗(yàn)研究”的工作入選美國物理學(xué)會(huì)“年度國際十大物理進(jìn)展”，于1998年入選《Science》“年度國際十大科技新聞”，于1999年入選英國《Nature》特刊“百年物理學(xué)21篇經(jīng)典論文”。關(guān)于“三光子糾纏態(tài)以及量子力學(xué)非定域性的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)”的工作入選美國物理學(xué)會(huì)“年度國際十大物理學(xué)新聞”。四、量子通信量子隱形傳態(tài)四、量子通信量子密碼加密是保障信息安全的重要手段之一。當(dāng)前最常用的加密技術(shù)是用復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法來改變原始信息。這種方法雖然安全性較高，但存在被破譯的可能，并非絕對可靠。而量子密碼術(shù)是一種截然不同的加密方法，主要利用量子狀態(tài)來作為信息加密和解密的密鑰。任何想測算和破譯密鑰的人，都會(huì)因改變量子狀態(tài)而得到無意義的信息，而信息合法接收者也可以從量子態(tài)的改變而知道密鑰曾被截獲過。四、量子通信量子密碼量子密碼的安全性在理論上依賴于：1、海森堡測不準(zhǔn)原理2、量子不可克隆定理四、量子通信量子密碼

“海森堡測不準(zhǔn)原理”是量子力學(xué)的基本原理，它表明，在同一時(shí)刻以相同的精度測定量子的位置與動(dòng)量是不可能的，只能精確測定兩者之一?！傲孔硬豢煽寺《ɡ怼笔恰昂Ｉy不準(zhǔn)原理”的推論，它表明，在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個(gè)量子是不可能的，因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子就只能先作測量，而測量必然改變量子的狀態(tài)。四、量子通信量子密碼

根據(jù)這兩條定理，任何竊聽者的存在都會(huì)被發(fā)現(xiàn)，從而保證密碼本的絕對安全，也就保證了加密信息的絕對安全。四、量子通信量子密碼量子密碼術(shù)是密碼術(shù)與量子力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，它利用了系統(tǒng)所具有的量子性質(zhì)。首先想到將量子物理用于密碼術(shù)的是美國科學(xué)家威斯納。威斯納于1970年提出，可利用單量子態(tài)制造不可偽造的“電子鈔票”。但這個(gè)設(shè)想的實(shí)現(xiàn)需要長時(shí)間保存單量子態(tài)，不太現(xiàn)實(shí)。貝內(nèi)特和布拉薩德在研究中發(fā)現(xiàn)，單量子態(tài)雖然不好保存但可用于傳輸信息。1984年，貝內(nèi)特和布拉薩德提出了第一個(gè)量子密碼術(shù)方案，稱為BB84方案，由此迎來了量子密碼術(shù)的新時(shí)期。四、量子通信量子密碼四、量子通信量子密碼1992年，貝內(nèi)特又提出一種更簡單，但效率減半的方案，即B92方案。

量子密碼術(shù)并不用于傳輸密文，而是用于建立、傳輸密碼本。

四、量子通信中國貢獻(xiàn)

1.1997年潘建偉與荷蘭學(xué)者波密斯特等人首次實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸。2.中科大潘建偉教授及其同事，首次實(shí)現(xiàn)了具有存儲(chǔ)和讀出功能的糾纏交換，實(shí)現(xiàn)了“量子中繼器”，向量子通信網(wǎng)絡(luò)的最終實(shí)現(xiàn)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。3.2010年，中國科技大學(xué)和清華大學(xué)的自由空間量子通信實(shí)驗(yàn)將通信距離從數(shù)百米記錄一步跨越到16公里。四、量子通信中國貢獻(xiàn)4.2012.08.09，中國科技大學(xué)的研究人員再次創(chuàng)造了新紀(jì)錄，將通信距離擴(kuò)大到了97公里，橫跨中國的青海湖。5.合肥量子通信網(wǎng)建成使用，2010年7月啟動(dòng)建設(shè)，2012年3月29日通過驗(yàn)收，30日正式投入使用，標(biāo)志著我國繼量子信息基礎(chǔ)研究躋身全球一流水平后