高頻電子線路 課件 【ch01】緒論

高頻電子線路緒論第一章內容提要

本章作為緒論，開篇明義，畫龍點睛，是整本書內容的紐帶、知識之間的橋梁。本章概括了知識間的聯(lián)系，簡要敘述了通信系統(tǒng)的歷史演變，聚焦了重要概念，剖析了難點，拓展了通信的外延，使讀者在不知不覺中領略《高頻電子線路》的核心精髓。學習目標

掌握無線電波發(fā)射與接收的基本原理。了解無線電技術的發(fā)展過程、無線電波段的劃分和無線電波的傳播方式。

緒論緒論思政剖析"蛟龍"入海、"嫦娥"探月、"神舟"飛天、"祝融"探火、"羲和"逐日、"天和"遨游星辰、"北斗"組網；大飛機首飛，萬米載人深潛器、極地破冰科考船建成交付，5G網絡全球規(guī)模最大、5G終端用戶占全球80％以上……一件件大國重器橫空出世，一批批重大裝備實現(xiàn)技術突破，一些前沿領域開始進入并跑、領跑階段。本書既能讓學生對前沿技術有所認知了解，又能教育學生發(fā)憤圖強、不斷創(chuàng)新，將來為國家破解技術難題貢獻力量，培養(yǎng)學生的愛國精神和民族自豪感。同時，本書還弘揚科學精神、工匠精神、奮斗精神，既活躍了課堂氣氛，又潛移默化地告知學生"知識就是力量，知識就是財富，知識改變命運"，激發(fā)學生的學習自覺性。01通信的定義和分類幾個術語信源（信息源，也稱發(fā)端）發(fā)出的沒有經過調制（進行頻譜搬移和變換）的原始電信號所固有的頻帶（頻率帶寬），稱為基本頻帶，簡稱基帶（Baseband)?；鶐盘柧褪切旁窗l(fā)出的含有有效信息的低頻信號。由于在調制過程中載波信號的參數(shù)會隨著基帶信號變化，因此基帶信號也稱為調制信號。常用基帶信號大體頻率范圍：圖像信號在0~6MHz，語音信號在100Hz~6kHz，音樂信號在16Hz~20kHz。載就是攜帶、運輸?shù)囊馑肌］d波信號是一個標準的正弦波信號，頻率很高，且不攜帶任何有效信息。完整來說，載波信號就是不含有有效信息的高頻正弦波信號?；鶐盘栞d波信號頻帶信號（已調信號）頻帶和基帶相對應，頻帶是指基帶信號調制后所占用的頻率帶寬，頻率帶寬為一個信號所占有的最低頻率到最高頻率的間距?；鶐盘栒{制或控制載波信號的某一參數(shù)（幅度、頻率、相位）得到的信號叫作頻帶信號，也稱為已調信號（包括調幅信號、調頻信號、調相信號）?？梢钥闯?，已調信號是高頻且含有有效信息的信號。幾個術語幾個術語調幅、調頻、調相、調角(1）模擬調制。用模擬基帶信號對高頻余弦載波進行的調制稱為模擬調制。用模擬基帶信號去控制高頻載波的振幅稱為調幅（AM)；用模擬基帶信號去控制高頻載波的頻率稱為調頻（FM)；用模擬基帶信號去控制高頻載波的相位稱為調相（PM)。(2）數(shù)字調制。用數(shù)字基帶信號對高頻余弦載波進行的調制稱為數(shù)字調制。用數(shù)字基帶信號去控制高頻載波的振幅稱為幅移鍵控（ASK)；用數(shù)字基帶信號去控制高頻載波的頻率稱為頻移鍵控（FSK)；用數(shù)字基帶信號去控制高頻載波的相位，稱為相移鍵控（PSK)。由于頻率和相位變化是互相聯(lián)系的，因此把調頻和調相合稱為調角。幾個術語根據(jù)工作頻段的不同，無線通信分為中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信等。所謂工作頻率，主要指發(fā)射與接收的射頻（RF）頻率。射頻頻率就是載波射頻，射頻實際上就是"高頻"的廣義語，它是指適合無線電發(fā)射和傳播的頻率。無線通信的發(fā)展方向就是開辟更高的頻段。根據(jù)傳輸手段的不同，通信系統(tǒng)分為無線通信、有線通信和光通信等。根據(jù)傳送的信號類型不同，無線通信分為模擬通信和數(shù)字通信，也可以分為語音通信、圖像通信、數(shù)據(jù)通信和多媒體通信等。無線通信的通信方式主要有全雙工、半雙工和單工方式。而無線通信的調制方式主要有調幅、調頻、調相及混合調制等。無線通信的類型通信系統(tǒng)立足社會，交流為先。交流的方式有很多，近距離交流可以用肢體動作、語言、微表情等，遠距離交流可以用電話、手機等。無論用什么方式交流，都是將信息（具體形式有語言、文字、符號、音樂、圖形、圖像和數(shù)據(jù)等）從一方傳遞給另一方，信息的傳遞具有雙向性。因此，通信就是把信息傳遞岀去，讓對方獲知信息，也期盼得到回信的過程。通信系統(tǒng)的組成模型如圖1-1所示，從圖中可以看出，整個通信系統(tǒng)包括五部分，即產生信息（信源）、傳送方式（發(fā)送設備）、中間媒介（信道）、接收方式（接收設備）和信息的接收（信宿）。通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的各組成部分的功能簡介如下。信源就是信息的來源，即信息的發(fā)出者。在通信系統(tǒng)中，一般將語言、文字、圖像等統(tǒng)稱為消息，而我們所關注的是消息中包含的有效內容，也就是有效信息。在實際中，需要通過電路或設備將待傳送的信息轉換成電信號，而電信號中包含傳送方要傳送的信息，這就是通信系統(tǒng)首先要對消息做的處理，也就是今后要介紹的調制。例如，要長距離傳送語音，需要加個麥克風，它的作用就是將語音信號轉換為電信號，便于電路設備對信號進行處理。信源發(fā)送設備就是將信源產生的信號通過處理將信息發(fā)送出去的設備或電路。對信號處理的過程可能涉及對信號做抗干擾、濾波、選頻、編碼、放大和調制等，使信號適合在信道中傳輸，并能夠有足夠的功率以實現(xiàn)長距離傳輸。例如，調制就是將語音信號轉換為電信號，需要一個高頻信號作為載體將信息傳送到遠方。發(fā)送設備通信系統(tǒng)信道是信息傳輸?shù)拿浇榛蛐畔募椎氐揭业亟涍^的通道。一般來說，信道有無線信道、有線信道和光信道三種。其中，無線信道是自由空間；有線信道可以是明線、電纜和光纖；信道在信號傳輸?shù)倪^程中會引入干擾信號或噪聲信號，使得待傳輸信號的質量受到影響。信道接收設備是指從受到減損的接收信號中還原岀原始電信號的設備或電路，該接收信號可能會經過放大、選頻、濾波和解調等處理。例如，解調就是從調制好的信號里解離出有用的有效信息的過程，也就是還原出調制前通過麥克風將語音信號變換成的電信號，也可以看成將載體和有效信息分離從而得到有效信息的過程。接收設備信宿是指有效信息的接收者，即信號在目的地的受眾。比如，傳送到目的地的語音，需要將接收設備還原岀的電信號經過揚聲器將電信號轉換為語音信號，這樣目的地的受眾就能聽到語音，獲得所需要的信息。信宿通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類方式很多，可以分別按通信的業(yè)務、調制方式、信號特征、傳輸媒介、工作波段和信號復用方式等來進行分類，實際上，通信系統(tǒng)比較常見的分類方式是按傳輸媒介和信道中傳輸?shù)男盘柼卣鬟M行分類，即按傳輸媒介不同，通信系統(tǒng)分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)；按傳輸?shù)男盘柼卣鞑煌ㄐ畔到y(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。其他分類方式在這里不做贅述，讀者可以參考有關通信教材。下面主要介紹模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的分類模擬通信系統(tǒng)模型如圖1-2所示，模擬通信系統(tǒng)傳遞信息的信號是模擬信號，它是利用正弦波的幅度、頻率或相位變化，或者利用脈沖的幅度、寬度或位置變化來模擬原始信號的通信系統(tǒng)。從模擬通信系統(tǒng)模型可以看出，模擬通信是一種以模擬信號傳輸信息的通信方式。非電的信號（如聲、光等）輸入變換器（如送話器、光電管），使其輸出連續(xù)的電信號，電信號的頻率或振幅等隨輸入的非電信號而變化。模擬通信系統(tǒng)主要由用戶設備、終端設備和傳輸設備等部分組成，其工作過程：在發(fā)送端，首先由用戶設備將用戶送岀的非電信號轉換成模擬電信號，然后再經終端設備將模擬電信號調制成適合信道傳輸?shù)哪M電信號，最后由傳輸設備送往信道傳輸；在接收端，模擬電信號經終端設備解調，然后由用戶設備將模擬電信號還原成非電信號，最后送至用戶。模擬通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的分類數(shù)字通信系統(tǒng)中傳遞信息的信號是數(shù)字信號，它可傳輸電報、數(shù)字數(shù)據(jù)等數(shù)字信號，也可傳輸經過數(shù)字化處理的語音和圖像等模擬信號，數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1-3所示。數(shù)字通信是用數(shù)字信號作為載體來傳輸消息，或用數(shù)字信號對載波進行數(shù)字調制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。由圖1-2和圖1-3可以看出，數(shù)字通信系統(tǒng)增加了信源編碼與譯碼、信道編碼與譯碼、數(shù)字調制與解調及加密與解密等環(huán)節(jié)。具體內容不再詳述，讀者可以參考有關書籍。數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)抗干擾能力強，且噪聲不積累；傳輸差錯可控，可通過信道編碼技術進行檢測與糾錯從而降低誤碼率，提高傳輸質量；易于用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術對數(shù)字信息進行處理、變換、存儲；易于集成化從而使通信設備微型化，質量減??；易于加密處理，保密性好。數(shù)字通信系統(tǒng)已經被應用于更廣闊的領域，將來有取代模擬通信系統(tǒng)的可能。單工、半雙工和全雙工通信通信系統(tǒng)的單工、半雙工和全雙工通信方式，如圖1-4所示。（1）單工通信方式是只能單方向傳輸信息的通信方式，即傳輸信息的雙方，一方為主動傳輸，另一方為被動接收，這一方不能發(fā)送信息，如廣播、遙測、遙控、無線尋呼等。（2）半雙工通信方式是通信雙方都能發(fā)送和接收信息，但同一時間點只能發(fā)送或接收信息、不能同時進行的通信方式，如對講機、問詢和檢索等。（3）全雙工通信方式是可以同時進行發(fā)送和接收信息的通信方式，這里的信道一般是雙向信道，例如，電話采用的就是全雙工通信方式，通信雙方可以同時說和聽。02歷史演變信息傳輸是人類社會生活、交流和社會進步的重要內容。從古代的烽火到近代的旗語，都是人們尋求快速遠距離通信的手段。1837年，莫爾斯設計出了著名且簡單的電碼，稱為莫爾斯電碼，它是利用“點”、“劃”和“間隔”（實際上就是時間長短不一的電脈沖信號）的不同組合來表示字母、數(shù)字、標點和符號的，開啟了通信的新紀元。1865年，英國的麥克斯韋總結了前人的科學成果，提出了電磁波學說。1876年，電話問世，其能夠直接將語音信號變?yōu)殡娔苎貙Ь€傳送。1887年，德國科學家赫茲（Hertz）用一個振蕩偶極子產生了電磁波，在歷史上第一次直接驗證了電磁波的存在。1897年，意大利科學家馬可尼（Marconi）在赫茲實驗的基礎上實現(xiàn)了遠距離無線電信號的傳送，這個距離在當時不過一百碼，但一年后他就實現(xiàn)了船只與海岸的通信。歷史演變1901年12月12日，馬可尼做了跨越大西洋傳送無線電信號的表演。這一次他把信號從英國發(fā)送到了加拿大的紐芬蘭，馬可尼因此獲得了1909年的諾貝爾物理學獎。與馬可尼分享這一年度諾貝爾物理學獎的是布勞恩（Braun）,因為他發(fā)現(xiàn)金屬硫化物具有單向導電性，這一成果可用于無線電接收裝置。1904年，英國科學家弗萊明（Fleming）獲得了一項專利，他在專利說明書中描述了一個高頻交變電流整流用的兩極真空管，標志著世界進入無線電電子學時代。1906年，美國科學家福雷斯特（Forest）發(fā)明了真空三極管，這是電子技術發(fā)展史上一個重要的里程碑。同年，美國科學家費森（Fessenden）在馬薩諸塞州領導了第一次廣播。1912年，英國科學家?？藸査梗‥ccles）提岀了無線電波通過電離層傳播的理論，這一理論使得一群業(yè)余愛好者在1921年實現(xiàn)了短波試驗性廣播。1921年，美國的費森登（Fessenden）和阿姆斯特朗（Armstrong）改進了接收機的工作方式，發(fā)明了外差式接收系統(tǒng)，這種方式仍是目前許多無線電接收機的主要工作方式。歷史演變1938年，美國科學家香農（Shannon）指出，利用布爾（Boolean）代數(shù)能對復雜的開關電路進行分析，由此，電子科學中一個嶄新的分支逐漸形成并發(fā)展起來，這就是電子計算機最初的理論。一般來說，真正的電子計算機是1942年開始研制的ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）。這臺計算機直到1946年才完成，它主要是為美國陸軍阿貝爾丁檢驗基地計算彈道而設計的，一共用了約18000個真空管。1947年12月23日，第一個晶體管在貝爾實驗室誕生，這是電子技術發(fā)展史上又一個重要的里程碑。20世紀60年代，中、大規(guī)模乃至超大規(guī)模集成電路不斷涌現(xiàn)，這是電子技術發(fā)展史上再一個重要的里程碑。1958年，美國科學家基爾比（Kilby）造出了世界上第一塊集成電路；1967年研制成大規(guī)模集成電路（LSIC）；1978年研制成超大規(guī)模集成電路（VLSIC）,從此電子技術進入了微電子技術時代。歷史演變20世紀50年代，半導體技術開始在我國受到重視。一批從國外回來的著名科學家（如黃昆、謝希德等）組織一些有志之士開始了半導體的專門化研究，他們培養(yǎng)的學生大多數(shù)已成為我國固體物理學界或半導體技術界的學科帶頭人。20世紀初我國首先解決了無線電報通信問題。接著又解決了用無線電波傳送語言和音樂的問題，從而開展了無線電話通信和無線電廣播。之后傳輸圖像的問題也得到了解決，出現(xiàn)了無線電傳真和電視。20世紀30年代中期到第二次世界大戰(zhàn)期間，為了防空的需要，無線電定位技術迅速發(fā)展且出現(xiàn)了雷達，帶動了其他科學的興起，如無線電天文學、無線電氣象學等。自20世紀50年代以來，宇航技術的發(fā)展促進了無線電技術向更高階段的發(fā)展。無線電技術的發(fā)展是從利用電磁波傳輸信息的無線電通信擴展到計算機科學、宇航技術、自動控制及其他各學科領域的。歷史演變03通信傳播概論調制用待傳輸?shù)幕鶐盘柸タ刂聘哳l信號的某一參數(shù)（幅度、頻率、相位），使該參數(shù)按照基帶信號的規(guī)律變化的過程稱為調制。由于信號的頻率和波長成反比（c=λf，c是光速，λ是波長，f是頻率），即波長越長，頻率越低，因此，在信號發(fā)射中，天線尺寸不能大于波長的十分之一，這樣的信號才能有效發(fā)射。對于頻率低的信號，波長很長，會導致架設的天線尺寸很長，這在現(xiàn)實生活中很難實現(xiàn)。另外，由于處于相同空間的電磁波信號的頻率相差不大，它們之間會相互干擾，因此，傳輸基帶信號時，必須進行高頻調制。事實上，基帶信號的頻率相差不大，而調制后的信號會因載波頻率的不同而不同，所以，調制后的信號頻率會有所不同，也就不會出現(xiàn)信號間的干擾問題。調制的概念調制的原因無線電波的發(fā)送無線電波發(fā)送示意圖如圖1-5所示。由該圖可知，無線電波發(fā)送所需的器件主要包括振蕩器、倍頻器、調制放大器和振幅調制器。各組成部分的功能：振蕩器產生高頻信號；倍頻器將高頻信號的頻率整倍升高至所需值;調制放大器為低頻放大器，由低頻電壓和功率放大器組成,對低頻信號進行放大；振幅調制器將高頻信號和低頻信號變換成高頻已調信號，使其以足夠大的功率輻射到空間中。無線電波的接收超外差接收機涉及輸入信號和本機振蕩信號產生一個固定中頻信號的過程。如果把接收機收到的廣播電臺的高頻信號變換為一個固定中頻信號（僅是頻率發(fā)生改變，其信號包絡仍然和原高頻信號包絡一樣），那么再對此固定中頻信號進行放大、檢波并加上低放級就成了超外差接收機。在這種接收機中，高頻放大器和中頻放大器之間須增加一級變換器，通常稱為變頻器，它的根本任務是把高頻信號變換成固定中頻信號。由于中頻（我國釆用465kHz）較變換前的高頻信號的頻率（廣播電臺的頻率）低，而且頻率是固定的，因此任何電臺的信號都能得到相等的放大量。另外，中頻的放大量容易做得比較高，且不易產生自激，所以超外差接收機的靈敏度很高。超外差接收機無線電波的接收無線電波接收模型如圖1-6所示。由圖可知，無線電波接收所需的器件主要包括高頻放大器、本機振蕩器、混頻器、中頻放大器、檢波器和低頻放大器。各組成部分的基本功能：高頻放大器對所接收的有用信號進行選頻放大，同時抑制無用信號，輸出頻率為fc；本機振蕩器產生頻率為fL的等幅正（余）弦波；混頻器對fc和fL兩個頻率做差頻，輸出中頻，計算表達式為fI=fL-fc；中頻放大器對中頻信號進行放大，并選頻；檢波器進行解調，還原原來的基帶信號；低頻放大器對低頻信號進行放大。無線電波接收模型傳播方式《中華人民共和國民法典》第二百五十二條規(guī)定，無線電頻譜資源屬于國家所有。無線電資源是受國家管控的，其是有限的不可再生資源。無線電波頻率在3000GHz以下，是不用人工波導而能夠在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波。作為傳輸載體的無線電波都有固定的頻率和波長，即位于無線電頻譜中的一定位置，并占據(jù)一定的寬度。無線電頻譜一般指9kHz?3000GHz頻率范圍內發(fā)射無線電波的無線電頻率的總稱。當然，這個范圍不統(tǒng)一，也不泛指這個頻率范圍。很顯然，在這么寬的頻率范圍內，信號的處置會顯著不同，這樣就誕生了頻段的概念，即按照波長或頻率將無線電波劃分為若干區(qū)域。無線電波段劃分及典型應用和常見的電波頻率分別如表1-1和表1-2所示。無線電波段的劃分傳播方式這里說明一下，頻率和波段的劃分不是絕對的。事實上，它們之間沒有嚴格的分界線，在不同的場合和不同的使用條件下，會有不同。例如，我們常常提到的高頻就是個相對概念,沒有確切定義說明，在哪個范圍內的頻率是高頻，而在這個范圍之外就不是高頻，有時候，可以將實際電路的尺寸和工作波長進行比較，如果小得多，即不可比擬并且可以用集中參數(shù)來實現(xiàn)，都可以認為是高頻。無線電波段的劃分傳播方式無線電波是以電磁波的方式傳播的，無線電波的傳播是通信系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。電磁波一般分為三種傳播方式，分別是沿地面?zhèn)鞑?、沿空間直線傳播和依靠電離層傳播，電磁波的傳播如圖1-7所示。無線電波的傳播傳播方式(1)電磁波沿地面?zhèn)鞑?。由于地面不是理想的導體，在傳播過程中一定有能量損耗，而損耗會隨著電磁波頻率的升高而增加，但地面的導電特性比較穩(wěn)定，在短時間內變化不大，因此，電磁波沿地面?zhèn)鞑サ姆€(wěn)定性很好，并且傳播距離相對比較遠，通常適用于中、長波范圍的信號，可用于導航和播送標準時間信號。(2)電磁波沿空間直線傳播。由于地球表面是彎曲的，因此沿空間直線傳播也叫視距傳播，即能夠在視野范圍內傳播，這種傳播距離短，適合頻率超過30MHz以上的超短波，主要應用在中繼通信、調頻和電視廣播、雷達及導航系統(tǒng)中。無線電波的傳播傳播方式(3)電磁波依靠電離層傳播。這種方式主要靠電離層對電磁波的反射和折射傳播。很顯然，電離層就是地球表面具有一定厚度的大氣層，在陽光的照射下，位于大氣層上部的氣體被電離，被電離成自由電子和離子的大氣層就叫電離層。電磁波到達電離層后，由于電離層的反射和折射，一部分能量被吸收，另一部分能量被反射和折射到地面上，這部分被反射和折射到地面上的電磁波就是我們所需要的。一般來說，頻率高的電磁波透射電離層而消逝，頻率低的電磁波被反射到地面上，利用這部分反射的電磁波可以實現(xiàn)信號的遠距離傳播。無線電波的傳播04非線性電路概要線性電路和非線性電路在金屬導體中，電流與電壓成正比，伏安特性曲線是通過坐標原點的直線，具有這種伏安特性的電學元件叫作線性元件，如電阻、電感和電容等。在電子電路中，非線性元件也稱為非線性器件，是電流-電壓關系為非線性的電子元件，如二極管、三極管等。線性元件和非線性元件全部由線性或處于線性工作狀態(tài)的元器件組成的電路叫作線性電路；含有非線性元件或處于非線性工作狀態(tài)的元件的電路，叫作非線性電路。線性電路和非線性電路的概念非線性電路的特點下面從具體實例出發(fā)，得出非線性電路的特點，也是高頻電子線路研究的核心。從以上推導過程可以看出，非線性電路具有以下特點。（1）在表達式中，產生了新的頻率分量，即頻率和分量及頻率差分量，具有頻率變換作用。（2）在分析上，非線性電路不適用于疊加定理。（3）當作用信號很小且工作點取得適當時，非線性電路可近似按線性電路來分析。線性元件和非線性元件05量子通信簡介量子力學和相對論是20世紀的兩大科學革命。量子不是原子、電子、質子、中微子等，但又是它們，其實量子是離散變化的最小單元。微觀世界中的離散變化包括物質組成的離散變化和物理量的離散變化兩類。自然界中離散變化的東西很多。例如，我們上臺階時，可以上一個臺階、兩個臺階，但通常沒有上半個臺階的說法，這里的一個臺階就是一個量子；陰極射線是由一個個電子組成的，一般不能分出半個電子，所以電子就是陰極射線的量子；宇宙中有一個個星體，但沒有小數(shù)量級的星體存在，一個個星體就是宇宙的量子。量子通信簡介量子力學與信息科學的交叉學科——量子信息（見圖1-8）的研究內容包含量子通信、量子計算和量子精密測量。其中量子計算包含量子因數(shù)分解和量子搜索；量子通信包含量子隱形傳態(tài)和量子密碼術；量子精密測量是指通過提出新的物理原理和制造精密儀器來測量基本物理量，如活細胞內部的微小結構、化學反應的動力學、光的頻率、干涉儀的相位等。這里不再做過多的解釋，有興趣的讀者可參考中國科學技術大學化學博士袁嵐峰的撰文《你完全可以理解量子信息》。量子通信簡介量子通信（QuantumCommunication）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通信方式。量子通信是20世紀80年代開始發(fā)展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域。在量子通信方面，我國處于領先地位，歐洲各國和美國都投入了很多努力，跟隨著我國發(fā)展。

1997年中國第一次實現(xiàn)量子隱形傳態(tài)，2015年中國科學技術大學教授潘建偉等人發(fā)表了《單個光子的多個自由度的量子隱形傳態(tài)》；2016年我國發(fā)射了“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了衛(wèi)星與地面站之間的量子密鑰分發(fā)。這是量子通信的一種技術，用它可以實現(xiàn)“無條件安全”的保密通信，即無法被數(shù)學破解。2021年5月，潘建偉教授團隊成功研制了62bit可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”，并在此基礎上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走。同年10月，該團隊構建了66bit可編程超導量子計算原型機“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務的快速求解。量子通信簡介同月