量子力学与量子纠缠的关系精选(九篇)

第1篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

量子纠缠态的性质刻画特别是它的大小测量是一个有意义的课题。研究表明量子纠缠态的大小一般可以由纯态的冯诺伊曼熵来衡量，对于一个两量子比特系统，冯诺伊曼熵大的态可以通过局域量子操作及经典通讯变换为另一个冯诺伊曼熵小的态。但是对高维系统，却经常存在两个量子纠缠态并不能互相转化的情况，甚至存在更复杂比如所谓纠缠催化的情况：即在纠缠态转换过程中有辅助的纠缠态起到类似化学催化剂的现象。在刻画这些纠缠态性质方面，大家最近发现冯诺伊曼熵的推广即任伊熵是一个好的量子纠缠大小的测度，可以准确的刻画纠缠转化行为。同时随着量子信息科学的发展，人们也希望能利用量子信息科学里的一些技术和方法来研究比如凝聚态系统的一些量子行为，例如对量子相变的刻画。反过来也希望凝聚态物理对物质量子相的性质研究能对量子信息处理和量子计算是否可以在这些系统实现给出提示。

最近，中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）理论室范桁研究员、博士生崔健与新加坡国立大学等合作在不同量子相的不同量子计算能力方面的研究取得重要进展（Nature Commun.3，812（2012））。他们通过对模型基态任伊熵的偏导正负性的判断，发现其行为可以准确区分凝聚态模型的不同量子相，而且不同的量子相确实在量子计算的能力方面是不同的。

量子计算的实现在方法上大致可以被分为两种，量子逻辑门方法和绝热量子计算方法。研究表明这两种方法在计算能力和计算复杂度方面是等价的。他们选取了一种可以用绝热量子计算实现的量子算法，通过对一维横场伊辛模型和XY模型基态纠缠任伊熵的分析发现，在绝热量子计算的实现过程中，在一些量子相里，绝热量子计算需要整体相干操作，而在另一些量子相里，绝热量子计算可以通过较简单的局域操作辅助以经典通讯。而对比如量子搜索的研究表明，局域操作在所谓的量子加速方面并不起作用。从而表明不同的量子相具有不同的量子计算能力。

凝聚态模型基态的任伊熵研究对量子相变的刻画及在量子计算中的作用是一个新的方法，不同量子相有不同的量子计算能力这个结论对具体物理系统的选取有指导意义。相关工作发表在近期Nature Commun.上（Nature Commun.3.812（2012））。

第2篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

陈宇翱，“80后”青年科学家，合肥微尺度物质科学国家实验室量子物理与量子信息研究部重要研究骨干，中国科学技术大学近代物理系教授。2013年欧洲物理学会授予陈宇翱2013年度“菲涅尔奖”，以表彰他在光子、冷原子量子操纵和量子信息、量子模拟等领域的杰出贡献。

什么是量子？

什么是量子？它和原子、电子、中子这些客观存在的粒子一样也是某一种物质实体吗？答案是否定的。量子不是一种粒子，我们在物理学中提到的量子，实际上指的是微观世界的一种行为倾向：物质或者说粒子的能量和其他一些性质（统称为可观测物理量）都倾向于不连续地变化。

例如，我们说“一个光量子”，是因为一个光量子的能量是光能量变化的最小单位，光的能量是以光量子的能量为单位一份一份地变化的。其他的粒子情况也是类似的，例如，在没有被电离的原子中，绕核运动的电子的能量是“量子化”的，也就是说电子的能量只能取特定的离散的值。只有这样，原子才能稳定存在，我们才能解释原子辐射的光谱。除了能量，对于原子中的电子，其角动量也不再是连续变化的。

20世纪初，物理学家普朗克最早猜测到微观粒子的能量可能是不连续的。但是要坚持这个观点，就意味着背叛经典物理学。保守的普朗克最终放弃了这个观点，对于他而言这是一件极为遗憾的事。然而，大量的实验事实迫使物理学界迅速地接受了这样的观点，将其发展起来，并结合其他一些公设如“量子态叠加原理”“概率性测量原理”等，建立了如今的量子物理科学。

神奇的力量：量子纠缠之谜

量子纠缠是另一种违反经典世界常识的量子现象。其中需要考虑这样一个问题，两个粒子组成的量子体系，它的量子叠加态会有什么特殊之处吗？

量子力学预言说，可以制备一种两粒子共同的量子态，其中每个粒子状态之间的关联关系不能被经典物理学解释，这称为量子关联，这样的态称为两粒子量子纠缠态。

爱因斯坦的相对论指出：相互作用的传播速度是有限的，不大于光速。可是，如果将处于纠缠态中的两个粒子分开很远，当我们对一个粒子的状态进行测量时，任何相互作用都来不及传递到另一个粒子上。按道理讲，另一个粒子因为没有受到扰动，状态不应该改变。但是这时另一个粒子的状态受到关联关系的制约，已经发生了变化。这一现象被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。它似乎违反了爱因斯坦的“定域因果论”，因此量子纠缠态的关联被称为非定域的量子关联。

量子纠缠指的就是两个或多个量子系统之间的非定域的量子关联。量子纠缠的非定域性、非经典性已由大量的实验结果所证实。科学家认为，这是一种“神奇的力量”，可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。实际上，科学家们发现量子纠缠还有很多奇妙的应用，可以在许多领域中突破传统技术的极限。

量子技术大家族

现在，量子技术已经成为一个新兴的、快速发展中的技术领域。其中，量子通信、量子算、量子成像、量子测度学和量子生物学是目前取得较大进展的几个方向。

量子通信

广义的量子通信是指把量子态从一个地方传送到另一个地方，它的内容包含量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分配。狭义的量子通信实际上是指量子密钥分配或者基于量子密钥分配的密码通信。

量子态隐形传输一直是学术界和公众的关注焦点。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息。而量子通道是指可以保持量子态的量子特性的传输通道。（比如说，保偏光纤对于光子的量子偏振态而言就是一种量子通道。但在量子态隐形传输中，量子通道的角色是由双方共享的量子纠缠态所担任的。）接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。

当隐形传输的量子态是一个纠缠态的一部分时，隐形传输就变成了量子纠缠交换。利用纠缠交换，可以将两个原本毫无联系的粒子纠缠起来，在它们之间建立量子关联。

隐形传态和纠缠交换可以把物体的量子信息在瞬间精确无误地传送到遥远的地方，这看起来很像科幻电影中的瞬时传送，或者电子游戏中的传送门之类的神奇功能。当然，在我们能够把生命完全分解成量子信息和经典信息，并建立足够多的纠缠资源之前，传送门还只是个美好的幻想。不过，隐形传态和纠缠交换并不仅仅是一个用来憧憬美好幻想的奇妙现象，利用它们我们可以实现超远距离的量子密钥分配，为全球范围的通信加上一把安全的“量子锁”。

现在，实用的量子通信技术都基于量子密钥分配（Quantum Key Distribution），也就是说仅使用量子态产生经典密钥，需要传递的经典信息则根据这个密钥由经典的私钥加密系统加密。量子通信的安全性保障了密钥的安全性，从而保证加密后的信息是安全的。不用量子通信的方式传递全部经典信息的原因是：在目前和可以预见的未来，这样做的成本都太昂贵，并且可能反而效率低下、不够安全。因此，人们决定只利用量子通信来产生密钥，以便提高效率。量子密钥分配还有一个好处―不需要大面积地改造现有的通信设备和线路。量子密钥分配突破了传统加密方法的束缚，以不可复制的量子状态作为密钥，具有理论上的“无条件安全性”。任何截获或测试量子密钥的操作，都会改变量子状态。这样，截获者得到的只是无意义的信息，而信息的合法接收者也可以从量子态的改变知道密钥曾被截取过。最重要的是，与经典的公钥密码体系不同，即使实用的量子计算机出现甚至得到普及，量子密钥分配仍是安全的。

量子计算

量子计算是量子物理学向我们展示的又一种强大的能力。量子计算的概念最先由Richard Feynman提出，源自于对真实物理系统的模拟。在模拟多粒子系统的行为时，描述系统的希尔伯特空间（Hilbert space）的维数会随着粒子数目的增加而呈指数增长。而当需要模拟的粒子数目很多时，一个足够精确的模拟所需的运算时间则变得相当可观，甚至是不切实际的天文数字。例如，考虑模拟一个由40个自旋为1/2的粒子构成的量子系统，经典计算机至少需要的内存为1000G比特，而计算时间演化则需要求一个维矩阵的指数，以目前的经典计算机水平将无法胜任此类任务。Feynman提出，如果用量子系统所构成的计算机来模拟量子现象则运算时间可大幅度减少，量子计算机的概念由此诞生。

量子成像

量子成像是从利用量子纠缠成像开始逐渐发展起来的一种新的成像技术。量子成像利用光学成像和量子信息进行并行处理，与经典成像相比，两者获取物体信息的物理机制、理论模型、具体光学系统以及成像效果均不相同。量子成像增加了辐射场空间涨落这一获取目标图像及控制图像质量的新的独立信息通道。限制经典成像质量和精度的光场量子涨落这一因素，在量子成像中反而扮演着获取目标图像信息的重要角色。同时，量子成像在成像探测灵敏度、成像系统分辨率、扫描成像速率等方面均可突破经典成像的极限。

量子成像中有一种比较奇妙的现象，被称为鬼成像或者关联成像、符合成像。与经典光学成像只能在同一光路得到该物体的像不同，鬼成像可以在另一条并未放置物体的光路上再现该物体的空间分布信息。将纠缠光子对的双光子分别输入两个不同的线性光学系统中，在其中一个光学系统（取样系统）放置待成像的物体，通过双光子关联测量，在另一个光学系统（参考系统）中再现物体的空间分布信息。其所表现出来的奇特性质已经成为近年来量子光学领域研究前沿的热点问题之一。

量子测度学

一个物理量的测量准确度最终取决于其测量标准的准确度。时间频率利用量子频标作为测量标准，而量子频标则是利用原子不同能级之间跃迁所发射或吸收的电磁波频率来作为标准，由于微观量子态的跃迁具有稳定不变的周期，从而使得时间频率具有较高的准确度与稳定度。量子频标也叫原子钟，是当代第一个基于微观量子力学原理做成的计量标准。

自1955年世界上第一台原子钟诞生以来，其准确度和稳定度在不断提高。用于量子频标的理想粒子，应该是完全孤立的、不受外界干扰的、在自由空间静止的粒子，但由于原子热运动及相互间的作用引起的谱线增宽，若想获得更准确的时钟，必须使用光学频率标准。

时间精确测量与国防、科技、民生等息息相关。将长度、温度、电压等物理量转换成频率量即时间的倒数来进行测量，就可以提高其他物理量的精确度。理论上所有物理量都能通过时间频率来进行测量，所有计量单位都可以通过时间频率来定义和导出，从而使所有物理量都统一于时间频率，这会大大提高各种物理量的测量精确度。由于时间频率基准具有最高的准确度，对基准影响因素的研究往往涉及物理学的前沿，因为测量精度的细微提高，常预示着新的物理发现，将推动整个物理学的前进。物理学史上有11个诺贝尔物理学奖与建立时间频率标准有关。时间频率信号涉及国家安全命脉，可以利用局部停播、伪造误码和加载噪声等手段迷惑与打击敌人，实现战略和战术目标，还可以通过发播不同信息码以限制民用用户得到高精度的时间频率信号。因此，精密的时间信号的使用绝不只是一般的计量问题，而是密切关系到国家机密、国防事务等方面。

从全球定位系统（GPS）到国际守时标准，以量子技术为基础的光钟对时间频率的测量能力目前已初步显现，其未来的全部应用目前我们还无法全部预计，但是科学的发展一再表明，时间频率测量精度每提高一个量级，人们对世界的认识就深入一步。光钟作为最新、最有力的时间频率科学研究平台，将更好地推动基础科学的研究和发展。

量子生物学

量子生物学是利用量子力学的概念、原理及方法，从分子、原子及电子水平研究生命物质和生命过程的学科。量子力学的创立和发展，吸引着众多物理学家和化学家，促使他们用量子力学的方法分析生物学意义上的电子结构，并把结果和生物学活性联系起来。例如，早在1938年，R.F.施密特就开始了对致癌芳香烃类化合物的研究，试图说明致癌活性与分子的电子结构之间的关系，随后经过普尔曼等人的研究，它现在已成为量子生物学中的重要组成部分。

1939年，物理学家P.Jordan提出了“突变是一种量子过程”的观点，薛定谔在《生命是什么》一书中对这一观点进行了详尽的阐述，提出遗传物质是一种有机分子、遗传性钜浴懊苈搿毙问酵ü染色体而传递等设想。这些设想通过脱氧核糖核酸双螺旋结构模型得到极大的发展，从而奠定了分子生物学的基础。分子的相互作用必然涉及其电子的行为，而能够精确描述电子行为的手段就是量子力学。因此量子生物学是分子生物学深入发展的必然趋势，是量子力学与分子生物学发展到一定阶段之后相互结合的产物。

量子生物学的研究方法基本上就是用量子力学的方法来处理一个微观体系的全部计算过程，并利用由此得出的各种参量，说明研究对象的结构、能量状态及变化，进而解释其生物学活性及生命过程。对一个具有生物学意义的体系，根据欲研究分子的结构，选定合适的波函数，代入波动方程中并求解，就是将欲研究的生物学活性转化为量子化的结构模型。计算结果可以得到两类不同性质的指数：能量指数与结构指数。能量指数说明体系的能量状态，如总能量、跃迁能（不同状态之间的能量差）、最高填满分子轨道（电离势）与最低空分子轨道（电子亲合势）等。结构指数说明分子的结构特征，如键级（双键性的大小）、自由价（通过某一原子参与化学反应的能力）、电子电荷等。

只要生物分子本身的化学结构或各级结构已经清楚，就可以研究和这种分子相关联的生物学活性的本质，或者研究它们之间的相互作用。因此，量子生物学所研究的问题实际上包含了分子生物学的全部内容。例如，重要生物大分子的物理性质、各级结构与功能，酶的结构与催化机制，致癌物质的作用机制，药物作用机制等。我们可以把量子生物学的内容归纳为以下四个方面：分子间相互作用力的研究、生物分子的电子结构与反应活性的研究、生物大分子的构象与功能的研究和特异作用与识别机制的研究。

第3篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

【关键词】量子;通信;技术;发展

对量子信息进行研究是将量子力学作为研究基础，根据量子并行、纠缠以及不可克隆特性，探索量子编码、计算、传输的可能性，以新途径、思路、概念打破原有的芯片极限。从本质来说：量子信息是在量子物理观念上引发的效应。它的优势完全来源于量子并行，量子纠缠中的相干叠加为量子通讯提供了依据，量子密码更多的取决于波包塌缩。理论上，量子通信能够实现通信过程，最初是通过光纤实现的，由于光纤会受到自身与地理条件限制，不能实现远距离通信，所以不利于全球化。到1993年，隐形传输方式被提出，通过创建脱离实物的量子通信，用量子态进行信息传输，这就是原则上不能破译的技术。但是，我们应该看到，受环境噪声影响，量子纠缠会随着传输距离的拉长效果变差。

一、量子通信技术

（一）量子通信定义

到目前为止，量子通信依然没有准确的定义。从物力角度来看，它可以被理解为物力权限下，通过量子效应进行性能较高的通信;从信息学来看，量子通信是在量子力学原理以及量子隐形传输中的特有属性，或者利用量子测量完成信息传输的过程。

从量子基本理论来看，量子态是质子、中子、原子等粒子的具体状态，可以代表粒子旋转、能量、磁场和物理特性，它包含量子测不准原理和量子纠缠，同时也是现代物理学的重点。量子纠缠是来源一致的一对微观粒子在量子力学中的纠缠关系，同时这也是通过量子进行密码传递的基础。Heisenberg测不准原理作为力学基本原理，是同一时刻用相同精度对量子动量以及位置的测量，但是只能精确测定其中的一样结果。

（二）量子通信原理

量子通信素来具有速度快、容量大、保密性好等特征，它的过程就是量子力学原理的展现。从最典型的通信系统来说具体包含：量子态、量子测量容器与通道，拥有量子效应的有：原子、电子、光子等，它们都可以作为量子通信的信号。在这过程中，由于光信号拥有一定的传输性，所以常说的量子通信都是量子光通信。分发单光子作为实施量子通信空间的依据，利用空间技术能够实现空间量子的全球化通信，并且克服空间链路造成的距离局限。

利用纠缠量子中的隐形量子传输技术作为未来量子通信的核心，它的工作原理是：利用量子力学，由两个光子构成纠缠光子，不管它们在宇宙中距离多远，都不能分割状态。如果只是单独测量一个光子情况，可能会得到完全随机的测量结果;如果利用海森堡的测不准原理进行测量，只要测量一个光子状态，纵使它已经发生变化，另一个光子也会出现类似的变化，也就是塌缩。根据这一研究成果，Alice利用随机比特，随机转换已有的量子传输状态，在多次传输中，接受者利用量子信道接收;在对每个光子进行测量时，同时也随机改变了自己的基，一旦两人的基一样，一对互补随机数也就产生。如果此时窃听者窃听，就会破坏纠缠光子对，Alice与Bob也就发觉，所以运用这种方式进行通信是安全的。

（三）量子密码技术

从Heisenberg测不准原理我们可以知道，窃听不可能得到有效信息，与此同时，窃听量子信号也将会留下痕迹，让通信方察觉。密码技术通过这一原理判别是否存在有人窃取密码信息，保障密码安全。而密钥分配的基本原理则来源于偏振，在任意时刻，光子的偏振方向都拥有一定的随机性，所以需要在纠缠光子间分设偏振片。如果光子偏振片与偏振方向夹角较小时，通过滤光器偏振的几率很大，反之偏小。尤其是夹角为90度时，概率为0;夹角为45度时，概率是0.5，夹角是0度时，概率就是1;然后利用公开渠道告诉对方旋转方式，将检测到的光子标记为1，没有检测到的填写0，而双方都能记录的二进制数列就是密码。对于半路监听的情况，在设置偏振片的同时，偏振方向的改变，这样就会让接受者与发送者数列出现差距。

（四）量子通信的安全性

从典型的数字通信来说：对信息逐比特，并且完全加密保护，这才是实质上的安全通信。但是它不能完全保障信息安全，在长度有限的密文理论中，经不住穷举法影响。同时，伪随机码的周期性，在重复使用密钥时，理论上能够被解码，只是周期越长，解码破译难度就会越大。如果将长度有限的随机码视为密钥，长期使用虽然也会具有周期特征，但是不能确保安全性。

从传统的通信保密系统来看，使用的是线路加密与终端加密整合的方式对其保护。电话保密网，是在话音终端上利用信息通信进行加密保护，而工作密钥则是伪随机码。

二、量子通信应用与发展

和传统通信相比，量子通信具有很多优势，它具有良好的抗干扰能力，并且不需要传统信道，量子密码安全性很高，一般不能被破译，线路时延接近0，所以具有很快的传输速度。目前，量子通信已经引起很多军方和国家政府的关注。因为它能建立起无法破译的系统，所以一直是日本、欧盟、美国科研机构发展与研究的内容。

在城域通信分发与生成系统中，通过互联量子路由器，不仅能为任意量子密码机构成量子密码，还能为成对通信保密机利用，它既能用于逐比特加密，也能非实时应用。在严格的专网安全通信中，通过以量子分发系统和密钥为支撑，在城域范畴，任何两个用户都能实现逐比特密钥量子加密通信，最后形成安全性有保障的通信系统。在广域高的通信网络中，受传输信道中的长度限制，它不可能直接创建出广域的通信网络。如果分段利用量子密钥进行实时加密，就能形成安全级别较高的广域通信。它的缺点是，不能全程端与端的加密，加密节点信息需要落地，所以存在安全隐患。目前，随着空间光信道量子通信的成熟，在天基平台建立好后，就能实施范围覆盖，从而拓展量子信道传输。在这过程中，一旦量子中继与存储取得突破，就能进一步拉长量子信道的输送距离，并且运用到更宽的领域。例如：在潜安全系统中，深海潜艇与岸基指挥一直是公认的世界难题，只有运用甚长波进行系统通信，才能实现几百米水下通信，如果只是使用传统的加密方式，很难保障安全性，而利用量子隐形和存储将成为开辟潜通的新途径。

三、结束语

量子技术的应用与发展，作为现代科学与物理学的进步标志之一，它对人类发展以及科学建设都具有重要作用。因此，在实际工作中，必须充分利用通信技术，整合国内外发展经验，从各方面推进量子通信技术发展。

参考文献

[1]徐启建，金鑫，徐晓帆等.量子通信技术发展现状及应用前景分析[J].中国电子科学研究院学报，2009，4（5）：491-497.

第4篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

关键字 量子关联；量子纠缠；quantum discord

中图分类号O431 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0111-02

随着研究的深入发现量子纠缠在描述相关性等方面还有着许多的不足之处，为了能够更好的衡量量子关联，2001年提出了一个新的概念quantum discord [1]。一开始quantum discord的出现并没有得到足够的重视，大量的研究还是主要围绕着量子纠缠来进行的，直到近近几年一些研究的突破进展，Quantum discord才逐渐受到重视，相关的研究也展开了。

在本文中我们使用discord 来研究两独立原子在非马尔科夫环境下的力学。当我们选取初态（）和态时发现quantum discord在此种非马尔科夫环境下，也能像concurrence 一样衰减到一个稳定值，并且两者的演化趋势相似。当初态为（）时concurrence消失，quantum discord依然存在并且稳定在一定的数值上。

1两体非马尔科夫环境下的quantum discord

我们选取两个相互独立的二能级原子1和2，把它们分别放置在两个非马尔科夫库环境中（此处我们选择光子晶体这种非马尔科夫环境），最初为真空态。我们可以得到单原子子系统的哈密顿量和各向异性光子晶体下的色散关系，参数是原子频率与边带频率的失谐量， （1）

是一个跟频带属性相关的常数，其中是原子偶极距，是真空介电常数[2] [3] [4]。

我们通过参考文献[5]所用的方法就可以得到子系统1的密度矩阵，此处我们所取子系统1与2相互独立，假设两个子系统完全相同，那么我们就可以得到子系统2的密度矩阵，再结合参考文献[6]中的方法我们就可以得到两体系统的密度矩阵，求得quantum discord。用参考文献[7]中的方法我们可以求得相应的concurrence [2]。

几种初态下concurrence和quantum discord的对比研究

从图1中我们可以发现当参数 的时候，Concurrence和quantum discord均降到一个稳定值上，并且有着相似的演化图形，说明在此种非马尔科夫环境下，衰减均得到了有效的抑制，然而当的时候Concurrence突然消失了quantum discord依然维持在个稳定的数值上，这说明quantum discord此时描述的是非纠缠的部分，并且也得到了有效的抑制。

图2初态为 参数 （a） Quantum discord的演化与参数的关系 （b）Concurrence 的演化与参数的关系

在选取了大量的参数后发现都具有类似的演化图形，并且随着参数的增大Concurrence和Quantum discord所形成的稳定值也在增大，说明此种非马尔科夫环境对他们的耗散的抑制效果较好。

2结论

在选取Bell态（）的时候quantum discord和concurrence的耗散均得到了有效的抑制。由于参数表示的是原子频率与边带频率的失谐量，因此我们可以得知当原子去谐频率深入到能带隙中的位置越深，它们衰减到的稳定值所用的时间越短，且稳定值越大。可见光子晶体的能带隙对quantum discord和concurrence的耗散能够有效的抑制。当选取Bell态（）时，concurrence消失了，而quantum discord衰减到了一个稳定值，此时discord反映的是非纠缠部分的演化情况，可见quantum discord在描述量子关联方面比concurrence更加的全面。观察图1（b）图2（b）的知quantum discord的演化情况与所选取的初态有很大的关系。如何对量子关联中的非纠缠部分进行有效的区分，以及两体以上的quantum discord的求解，还需要我们更进一步的研究与讨论。

参考文献

[1]H.Ollivier and W.H.Zurek，Quantum discord： A measure of the quantumness of correlations [J].Phys. Rev.Lett，2001，88 017901.

[2]W.K.Wootters.Entanglement of Formation of an Arbitrary State of Two Qubits[J]，Phys.Rev Lett.1998，80 2245.

[3]N.Vats and S.John，Non-Markovian quantum ?uctuations and superradiance near a photonic band edge[J]，Phys.Rev.A.1998，58 4168.

[4]M.Woldeyohannes and S.John，Coherent control of spontaneous emission near a photonic band edge：A qubit for quantum computation[J]，Phys.Rev.A，1999，60 5046.

[5]Fa-Qiang Wang and Zhi-Ming Zhang，Finite-time decoherence could be suppressed ef?ciently in a photonic crystal[J]，2008 Phys.Rev.A 78 042320.

第5篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

市委、市政府历来高度注重医疗纠缠预防与措置义务。医疗纠缠预防与措置义务放在各级卫生行政局部，卫生局部做了良多义务，调处了良多纠缠，化解了良多矛盾，但由于卫生行政局部是病院的主管局部，招致患者及家眷认为调处结果不公正、不信服。医疗纠缠出现后，家眷不愿意走司法路子处置，往往接收三种办法：一是闹，在病院烧纸、设灵堂，纷扰扰攘进犯正常的医疗次第；二是堵，封堵病院大门，甚至围堵市委、市政府办公区甚至上级党委政府机关；三是炒，在网上发帖，请新闻媒体记者采访，经由媒体炒作，给政府和病院的措置施加压力。面对预防和措置医疗纠缠的新形式和新要求，市委、市政府在细心调研、充分论证的基础上，立异了义务机制。今年5月，市政府成立了市医疗纠缠预防与措置义务指点小组，并下设办公室，办公室设在市公安局，由市公安局何祥松副局长任办公室主任，市局、市委外宣办、市公安局巡特警支队、市卫生局、市司法局的有关担任同志任办公室副主任，并从市直有关局部抽调专人在市公安局集中办公，这种方式在全首都是开创。市委、市政府下这么大决计成立这个机构，抽调这么多人员，集中办公，专门从事医疗纠缠预防与措置义务，起点和落脚点就是由政府出面，组织相关局部加大义务力度，详细做好医疗纠缠与措置义务，既包管医患双方的合理权益，又化解矛盾，维护社会不变大局，非凡是为病院正常的医疗次第和医务人员的人身安全保驾护航。从这段时间运转的情况来看，残局很好，但愿同志们细心总结阅历，改进缺乏，进一步做好医疗纠缠预防与措置义务。

刚才，市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室各位副主任连络本局部天性机能和义务理论，非凡是就病院若何预防医疗纠缠，和出现纠缠后若何措置谈了良多很好的定见，有很强的针对性，对市直病院和市管民办病院等医疗机构都有很强的指点意义，但愿人人细心进修领会，连络本病院理论情况组织全院干部职工细心贯彻落实。我市医疗纠缠预防与措置义务的新机制运转以来，市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室各位同志接连成功调解了几起医疗纠缠，非凡是在国庆期间，人人丢弃休憩，作了良多义务，付出了辛勤劳动，为国庆期间全市的谐和不变作出了首要贡献，借此机遇，我代表市政府向同志们泄漏显示衷心的感谢！

近年来，市直病院抑制一切坚苦，不时改善医疗前提，扩展病院规划，病院就医软硬件设备、效力立场和效力质量都有清楚的提高，市第一人民病院自筹资金4500万元，床位数由260张添加到500张，估量今年年收入打破6000万元，并荣获“全国卫生系统思想政治义务提高长辈单位”名誉称号。职业技艺学院从属病院自筹资金1000万元，将病床数由170张添加到320张，年收入由2700万添加到6500万。市中心病院全体干部职工在以周沛兴院长为班长的指点班子坚强带领下，各项义务取得了长足进步，病院床位数从2002年的750张展开到当前的1500张，年收入由8000万元增进到3.8亿元，日均门诊量由2002年的1191人次增进到今年的2092人次，年出院病人由2002年的1.9万人次增进到3.6万人次，医护人员由625人添加到1319人，良大都字都翻了一番，甚至更多。在医德医风树立和构建谐和医患关系方面，中心病院把加强医德医风树立与行风树立相连络，经常性地睁开医德医风教育和职业人品教育，制定和完满了有关原则，实行三级承诺制。疏浚投诉渠道，按期召开人大代表、政协委员和行风看管员座谈会，听取社会各界对病院的定见和建议，及时措置患者在就医历程中的问题。市中心病院先后荣获“全国典范职工之家”、“河南省行风树立提高长辈单位”、“河南省庶民安芥蒂院”、“河南省卫生提高长辈单位”、“河南省卫生系统提高长辈集体”等名誉称号。在此，我代表市人民政府，向在座的各位并经由你们向全市卫生战线、市直病院、民营病院、非凡是市中心病院，全体干部职工泄漏显示激烈繁华的祝贺和真诚的问候！

在必然效果的还，我们也要清醒的看到，市直病院、民营病院、中心病院，在医疗效力、医德医风和构建谐和医患关系方面还存在着良多薄弱环节和问题，与上级的要乞降群众的希冀还有必定差距。据不完全核算，2007年至2011年，全市四家市直病院共发生各类医患纠缠算计265起，个中，市中心病院医疗纠缠202起，占76%，中心病院的医疗纠缠中，经由司法、协商、等路子处置的173起，转化为医闹39起，算计赔偿金额488万元。医疗纠缠的出现，有社会方面的启事，有患者及家眷的启事，更有病院的启事。市中心病院医疗纠缠发生的次数多，既有共性的启事，也有特征的启事。一是市中心病院位于市城区的中心，地舆位置优胜，硬件设备完全，医护人员多、水平高、阅历丰厚，床位多，就诊的患者多，然后发生纠缠的可以就大。二是市中心病院是全市人民群众心目中最好的综合性病院，群众在市中心病院看病就医，希冀值高，一旦出现与希冀值反差过大的现象或结局，就有可以发生医疗纠缠。三是部分医护人员在医疗界“垂老”思想，执行原则不严，义务责任心不强，效力立场不好，招致患者或家眷不满意，随便发作纠缠。四是正由于中心病院是全市人民群众心目中最高的、希冀值最高的病院，招致良多危宿疾人搜罗一些已患绝症、当时医疗技艺无法拯救生命的患者入住中心病院，一旦患者沦亡，极易发生医疗纠缠。五是政府投入缺乏，欠账较多，病院理论配备的医护人员与入住的患者比例严肃失落衡，招致医护人员过度委靡义务，体力、精力都严肃透支，义务的委靡症招致神色委靡症，长工夫往后，就养成了神色僵硬和立场冷漠，这与效力行业要求的含笑效力、热情缜密效力组成剧烈反差和光鲜对比，对心急如焚的患者和家眷来讲，他们极随便发作无法信任和难以接受的心思，一旦出现意外，也招致发生医疗纠缠。

市中心病院近年来的展开，刚才我曾经总结过，同自己比，确实发生了很大改变，然则同省内的一流病院比，与黄淮四市的其余三个市驻马店、周口、商丘比，我们确实还有必定的差距，市中心病院床位数1500张，驻马店市中心病院1700张，周口市中心病院1700张，商丘市第一人民病院1500张；中心病院年收入3.8亿元，驻马店市中心病院是4.6亿元，周口市中心病院是4.2亿元，商丘市第一人民病院是4.5亿元；中心病院医护人员1300多人，驻马店市中心病院和商丘市第一人民病院均为1500人，周口市中心病院2000人，而且，周口市中心病院曾经过省卫生厅评审，曾经是“三级甲等”病院，市中心病院仍为“三级病院”。

我市的医疗纠缠的预防与措置义务执行分级担任义务制，参加今天座谈会的，都是市直病院和市卫生局直管的民营病院指点班子成员，之所以把人人都请来，在中心病院召开调研座谈会，目的在于，经由与我市的医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室的担任同志面对面的交流和沟通，来一同钻研和评论若何进一步做好我市的医疗纠缠预防与措置义务，因此，借此机遇，针对医疗机构若何预防医疗纠缠，出现医疗纠缠后若何应对和措置，我再提几点要求：

一、要进一步增强大局看法

一要维护大局。每名医护人员都要树立大局看法，观点到做好医疗效力，尽可以增添医疗纠缠，是维护病院展开大局的需求，是确保全市经济社会展开大局不变的需求。二要政令疏浚。要树立全院上下一盘棋的思想，政令疏浚，令行避免，确保上级的决策陈设和病院的义务要求取得不折不扣的贯彻落实。三要加强协作。要强化各个医疗环节之间的紧密协作，大力建议和发扬团结协作精神，营建一个优胜的谐和义务状况，组成科室间、职工间、管理者间义务相互支撑，协调义务的局面，各科室医护人员，只能相互补台，不能事不关己，不管问，更不能相互拆台。

二、要进一步增强责任意识

一要加强医德修养。德为医之魂。前人说：无恒德者，不成以为医。古往今来，凡成苍生大医者，无一不具有高尚的人品、高超的医术、高度的责任心。我市有名的心脑血管专家刘进主任曾说过：“医生提笔开处方，不能想着钱，要想着治病救人。”既然选择了做医生，就要善待患者、专心治病、稳重施治，大力弘扬“对义务极端担任、对人民极端热忱、对技艺精雕细镂”的白求恩精神，起劲塑造白衣天使优胜形象，不时优化效力质量，进一步推进义务作风和医德医风改动，更好地为人民群众安康保驾护航。二要细心履职尽责。治病救人是医生的天职，就要勤奋敬业，尽职尽责，对义务要有“如临深渊、如履薄冰”的敬畏。另一方面，病院要教育和管理好本院的医护人员，有责任、有义务执行好本职义务。关于各类医疗纠缠，市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室都要细心措置，区别对待，属于患者及家眷无理取闹的，公安机关要决断予以突击；各类医疗纠缠，病院都要全力一起市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室做好方方面面的义务。我们要细心对待医疗纠缠预防与措置新机制树立后存在的新问题，畴昔没有专门成立医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室时，往往医闹一闹，病院有压力，就随便妥协，与患者家眷到达赔偿和谈，花钱买平安。当前医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室成立后，公安机关维护了病院正常的次第，病院似乎没有压力，似乎此起医疗纠缠与本院无关，任由事态展开，不一起市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室义务，这是绝对不成的，任何一同医疗纠缠都是与病院有关联的，倘若任务闹大，市委、市政府将派纪检监察局部启动问责机制。三要身体力行。义务的立场、责任心和敬业精神，要一级做给一级看，一级带着一级干，具体来说，各科的科主任、护士长要亲自干涉、亲自关心科里的每一位病人，经常深化病房，查询病人的情况，做到对每个病人的病情了如指掌，给科室全体医生护士做好表率。

三、要进一步增强民本看法

一要僵持以病待遇中心。“以病待遇中心”是以待遇本的科学展开观在医疗卫生范围的具体显示。医疗单位和医务人员要从患者的益处起程，同心专心一意为患者效力，包管患者的身心安康。二要僵持以病人需求为导向。不时改善效力立场，完满效力办法，提高效力水平，为患者供给优质效力，知足患者不合层次的就医需求。三要僵持以病人满意为标准。大力建议医学人文精神，树立明礼诚信、友爱协作的效力理念，组成相互尊崇、相互调查、温馨谐和的医患关系，使患者满意度不时选拔。

四、要进一步增强防范看法

一是技防设备要完满。病院要在改善医疗前提，置办医疗、反省设备的还，经由安装监控设备等手段，既能看管医生的诊疗行为，又能在发生纠缠后留下证据。二是危机忧患看法要增强。由于市中心病院接纳的危宿疾人数量多，这就要求病院危宿疾人地址科室的医护人员更要有剧烈的危机看法和忧患看法，用有更强的责任心，更优质的效力，多与病人和家眷沟通、交流，做好更细心的义务。对危宿疾人的病情，要准确判别，确因医疗前提、医疗技艺所限无法救治的，建议病人家眷按照转诊挨次转往更好的病院治疗，以免耽误病情。三是存在风险峻奉告。医务人员在进行诊疗之前，要奉告患者及家眷医疗行为可以存在的风险，包管其知情权。在这方面，非凡需求加强的是民营病院，民营病院往往为了追求经济益处，不执行事前奉告义务，就对患者进行损伤性的反省或许手术，或许开出的药物有反效果，严肃的招致患者留下后遗症，病人及家眷往后得知知情权被侵犯，对多支出的费用和对身体构成的毁伤无法接受，进而激起纠缠。

五、要进一步增强司法看法

首先，救治挨次要合理。要僵持依法执业，严峻执业医师准入原则，避免无证人员自力值班、自力接诊及自力开具处方。完满医疗奉告、医患沟通原则。执行首诊担任制。要严峻遵守《医疗机构病历书写规范》、《医疗文书规范与管理补充规矩》，提高病历书写质量，加强病案管理，确保病历的客观、真实、及时、无缺，出具各类医学诊断证明要准确、真实。执行临床路子管理，规范诊疗，科学施治。其次，措置挨次要合理。病院要健全医疗纠缠预防与措置义务方案，要有专人担任，对出现医疗纠缠苗头的，提前介入，及时化解，做到早发现、早申报、早措置、早处置。还，立即向市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室申报。出现医疗纠缠后，要一起市医疗纠缠预防与措置义务指点小组办公室，做好处置义务。第三，加强教育和宣传指点。病院要睁开多种方法的公布道育活动，精确教育医务人员增强司法看法和法制观念，还，向患者及家眷讲清司司法例和政策，讲清违法犯罪的严肃后果，经由耐性细心的义务，指点患者家眷经由司法路子处置纠缠。每所病院都要清楚一位新闻说话人，对病院出现的医疗纠缠，一致对外信息，引见病院所做的义务和所接收的方法，一致回应新闻媒体的采访，精确指点谈吐，谨防新闻媒体炒作，影响医疗纠缠的措置。

六、要进一步增强效力看法

一要供给亲情化效力。视病人如亲人，把亲情和喜好心融入医疗效力的全历程，完成医患之间零距离效力。款待患者要文明礼貌，立场和蔼，做到来有迎声，问有答声，走有送声。二要供给精细化效力。注重效力细节，落实《河南省便民惠民医疗效力40条》，把优质效力显示在病院义务的每一个环节之中。三要供给便捷化效力。优化效力流程，简化效力环节，缩短等候时间。

第6篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

2012年，包括中国在内的世界顶尖科学家，在量子技术领域取得了令人瞩目的成就，特别是在远距离量子传输方面，更是屡屡打破传输距离的纪录。

量子传输是一种全新的通信方式，传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息，是未来量子通信网络的核心要素。这一信息传输方式使得信息交换更安全，且比传统技术能更有效地执行某些运算，将给未来的能源革命、航空航天技术带来莫大的好处。在未来的量子网络中，量子态隐形传输将是量子计算机之间一个关键的信息传输协议。在量子态隐形传输实验中，交换信息的双方之间的距离在原则上可以任意长，即便是该传输过程都不知道收件者的位置。

2012年8月，中国科学家创造量子传输距离新纪录的消息一经公布，便在国际上引起了广泛关注。中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室潘建伟院士领衔的联合研究团队，在国际上首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，通过地基实验坚实地证明了实现基于卫星的全球量子通信网络的可行性。

在任意距离间传输未知量子态是实现远距离量子通信和分布式量子网络必不可少的环节，它可以通过远距离量子态隐形传输和纠缠分发来实现。目前，量子态隐形传输和纠缠分发已经在中等距离的光纤得到了实现，但是巨大的光子损耗和消相干效应使得要在光纤中实现更远距离的量子传输必须引入量子中继器，而量子中继器的实用化在实验上还是一个很大的挑战。自由空间信道由于损耗小，比光纤通信更具可行性，结合卫星的帮助，将有可能在全球尺度上实现超远距离的量子通信和量子力学基础检验。

2005年，潘建伟小组在国际上首次实现了距离大于垂直大气层等效厚度的自由空间双向纠缠分发。此后，在中科院量子战略性先导科技专项的持续支持下，潘建伟小组对自由空间量子实验关键技术进行了大量的研究。2010年，该小组在国际上首次实现了16公里自由空间量子态隐形传输。从2010年开始，中科院联合研究团队在青海湖地区建立实验基地，开展验证星地自由空间量子通信可行性的地基实验研究，从多个方面进行攻关，旨在突破基于卫星平台自由空间量子通信的关键技术瓶颈。

经过近十年的艰苦努力，在中科院、科技部、基金委等的大力支持下，潘建伟小组为实现大尺度量子信息处理发展了若干关键量子技术。该小组发展的超高亮度量子纠缠源技术自2004年开始一直处于国际领先水平，目前的亮度比十年前提高了500倍。该小组还发展了一套高精度的时间同步技术，在百公里量级时间同步精度达到1纳秒。与此同时，中科院联合研究团队发展了一套高频率、高精度的瞄准、捕获和跟踪技术和装置，确保了百公里量子信道的衰减稳定在一个可以进行实验的范围内。潘建伟领衔的科研团队在大尺度量子信息处理方面，基于超高亮度纠缠源技术，还首次在国际上实现了八光子纠缠。

2011年10月，联合研究团队在青海湖首次成功地实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发。之后，联合研究团队在青海湖首次实现了基于四光子纠缠的97公里的自由空间量子态隐形传输，并首次实现了百公里的双向纠缠分发和Bell不等式检验。实验证明，无论是从高损耗的地面指向卫星的上行通道链路，或是从卫星指向两个地面站的双通道下行链路，实现量子态隐形传输和量子纠缠分发都是可行的，这为基于卫星的广域量子通信和大尺度的量子力学基础原理检验的实现奠定了坚实的基础。

而就在中国科学家取得突破性进展之后仅仅几个月，欧洲科学家在量子传输距离方面就又创下新纪录。由奥地利物理学家安东·塞林格带领的国际研究团队，于2012年9月在拉帕尔马和特内里费两个加那利岛屿之间，成功地进行了距离为143千米的量子态传输。

第7篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

量子卫星究竟是何方神圣？作为太空密使，它有哪些神秘技能，又会给地球人的生活带来哪些变化？

“小精灵”让信息穿越

科学家称量子为物理世界的“小精灵”，它不是一种粒子，而是一个能量的最小单位，包括分子、原子、电子、光子等在内的所有微观粒子都是其表现形态。

量子“小精灵”的称号可不是浪得虚名，它自带的高超技能连物理学家都无法解读。如果两个量子粒子处在特殊的状态（俗称纠缠态）中，不管其空间分离得多远，当对其中一个粒子进行操作或测量，远处另一个粒子的状态就会瞬时发生相应的改变，就像一些双胞胎之间存在的心灵感应。爱因斯坦称这个现象为“幽灵般的超距作用”。

虽然现在还无法弄清量子纠缠的原理，但科学家们可以利用这一现象作为通信的手段。利用量子纠缠技术，通过量子密钥传输和量子隐形传态的方式，能将甲地某一粒子的未知量子态在乙地的另一粒子上还原。而“墨子号”就像一位太空信使，作为地面上两个实验站的中介，构建一个区域通信网络，海量信息在这个网络间穿梭如影，全天候传播。

高难度收发信息

量子卫星上天后，会将经过编码甚至是纠缠的光子发射到地面上（每秒约发射一亿个光子），与之对接的地面系统则负责接收光子并进行解码，完成通信过程。

这一接一收看似简单，却绝非易事。据量子卫星首席科学家潘建伟介绍，量子科学实验卫星在飞行过程中携带的两个激光器需分别瞄准两个地面站，同时向左、向右传输量子密钥，对跟踪精度的要求非常高。

“这就相当于人坐在万米高空的飞机上往下连续扔硬币，每一枚硬币都要准确丢到储蓄罐狭小的投币口里，而储蓄罐自身还在慢慢旋转。”量子科学实验卫星工程常务副总设计师兼卫星总指挥王建宇说。

尽管困难重重，但经过科研人员的不懈努力，量子卫星突破了一系列高新技术，包括同时瞄准两个地面站的高精度星地光路对准、星地偏振态保持与基矢校正、星载量子纠缠源等，最终顺利升空。

不可破译的保密通信

量子科技虽然听起来“高大上”，实际上很“接地气”。在本世纪初，直接或间接运用量子理论的技术和装置便随处可见。从常见的CD唱片机到庞大的现代光纤通信系统，从无水涂料到激光制动车闸，从医院的磁共振成像仪到隧道扫描显微镜……量子技术已渗透到人们的生活中。

随着量子信息技术逐渐走向实用化，其衍生出的量子通信技术被誉为是继微电子信息之后，最有可能引发军事、经济、社会领域又一次重大革命的关键技术。

以往，光纤通讯被认为是最安全的信息传递方式，这是因为光缆能把所有的光能限制在光纤里，使外面得不到能量。但随着科技的发展，只需让光缆泄露哪怕很少一部分的能量，就能窃听其中传递的信号。

而量子通信则完全不会出现这种情况，因为它的密钥具有不可复制性和绝对安全性。一旦有人窃取，整个通信就会“自毁”并告知使用者。换句话说，量子卫星上天后，其发送的每一封信都只有天知地知、你知我知。

量子科技改变生活

第8篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

关键词：墨子号;量子卫星;量子纠缠;量子密钥;物理学

中图分类号： TN219 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）30-100-2

0 引言

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的一种自然科学，研究对象大至宇宙，小到基本粒子的质量、运动形式和规律等内容。量子卫星可谓是物理学中极大的天体物理和极小的量子力学理论的综合应用，意义重大。下面我想从2016年8月16日我国发射的全球首科量子科学实验卫星“墨子号”来谈谈对物理学中量子物理发展的一些思考。

1 “墨子号”的由来

作为全球三大古老逻辑体系之一的墨家逻辑中的经典著作《墨经》中提出的“光学八条”中描述了墨子对光线的认识，并成功设计了朴素的小孔成像实验，奠定了中国光学研究的基础，所以我国发射的全球首颗量子科学实验卫星被命名为“墨子号”以纪念墨子先生。

2 为何发展量子通信技术和通讯优势

我们知道，20世纪初，量子力学的基础知识刚刚被奠定的时候，它带给人们一种启示，虽然它会时常使人感到困惑，因为量子力学在微观世界里已经打败了经典力学古老的确定论，反复的讨论可能性、可能结果的叠加。

我们假设一个物理量存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子，所以我们常用量子去指一个不可分割的基本个体，例如“光的量子”是光的基本单位光子。当然，所有可量子化的物理量其最小单位是特定的，而不是任意值。20世纪的前一半时期许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论，发展出了量子光学、量子计算等不同专业领域来研究。

量子计算领域利用量子效应来控制和处理信息，它具有惊人的潜力，因为经典数据的二进制“比特”一次只能取一个值，而量子的“量子比特”能够在给定范围内代表任意及所有可能的取值：在被测量以前，它以所有的可能太的“叠加”形式存在。量子计算特别适合用于解决今天只能依靠“强力”处理器能力来解决的特殊问题―比如，几十个量子比特阵列就能够存储超过太字节（万亿）的传统数据量。[3]

因此发展量子通信技术的优势非常明显，前景广阔。

3 “墨子号”工作的理论基础

1917年G.Vernam提出了“一次一密”（One-Time Pad）密码体制[1][2]，C.E.Shannon于1949年用信息论证明了该密码体制是无条件安全的[1][2]，这是目前唯一被证明是绝对安全的密码体制。

由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗，如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性，人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。此次发射的量子科学实验卫星完全由我国自主研发，突破了卫星平台、有效载荷、地面光学收发站等一系列关键技术，将在轨开展量子密钥分发、广域量子密钥网络、量子纠缠分发、量子隐形传态、星地告诉相干激光通信等科学实验。

潘建伟研究小组在2003年开始研究自由空间量子通信，他们在实验点制备出成对的纠缠光子，再利用两个专门设计加工的发射望远镜将容易发散的细小光束“增肥”后向东西相距13公里的两个实验站送出，两个接收端用同样型号的望远镜收集。

量子卫星和地球通信是双向的。卫星和地面站都拥有发射端和接收端。发射端包含单光子光源和光束整形系统，接收端包含单光子探测器和成像系统。光束整形系统和成像系统把点光源变成平行光并将其汇聚到焦点上。发射端和接收端是靠激光联系，它们之间有个大气层――它是目前较大的麻烦。

经过研究人员的种种努力，在如此远距离的传送中，虽有许多纠缠光子衰减，但仍有相当比例的“夫妻对”能存活下来并有旺盛的生命力，经单光子探测器检测，分居东西两地的光子“夫妻对”即使相距遥远仍能保持相互纠缠状态，携带信息的数量和质量能完全满足基于卫星的全球化量子通信要求。

在此基础上，研究小组进一步利用分发的纠缠光源进行绝对安全的量子保密通信。13公里不仅是目前国际上自由空间纠缠光子分发的最远距离，也是目前国际上没有窃听漏洞量子密钥分发的最大距离。

4 我国量子通讯发展历史和量子卫星的前景展望

英国《自然》杂志中关于“量子太空竞赛”中指出：“在量子通信领域，中国用了不到十年的时间，由一个了不起的国家发展成现在的世界劲旅，中国将领先于欧洲和北美......”可见我国量子通讯发展速度飞快。1995年，中科院物理所吴令安小组在实验室内完成了我国最早的量子密钥分发实验演示。2000年，该小组又与中科院研究生院合作利用单模光纤完成了1.1公里的量子密钥分发演示实验。2002年至2003年间，瑞士日内瓦大学Gisin小组和我国华东师范大学曾和平小组分别在67公里和50公里光纤中演示了量子密钥分发。2006年，中国科学技术大学潘建伟团队在世界上首次利用诱骗态方案实现了安全距离超过100公里的光纤量子密钥分发实验，2009年，该团队又在世界上率先将采用诱骗态方案的量子通信距离突破至200公里。2013年，潘建伟团队又在核心量子通信器件研究上取得重要突破，他们成功开发了国际上迄今为止最先进的室温通信波段单光子探测器，并利用该单光子探测器在国际上首次实现了测量器件无关的量子通信，成功解决了现实环境中单光子探测系统易被黑客攻击的安全隐患，大大提高了现实条件下量子通信系统的安全性。2016年8月16日我国发射的全球首科量子科学实验卫星“墨子号”这既是中国首个、也是世界首个量子卫星。

在我国，量子通信技术从基础研究向应用技术转化迈进，面对国际上科技巨头，如IBM、Bell实验室、德国西门子公司等都纷纷投入量子通信的产业化研究之时。我国将利用量子通信技术的产业化和广域量子通信网络的实现，作为保障未来信息社会通信安全的关键技术，而量子密钥极有可能会进入普通家庭，服务于社会大众，成为电子商务、电子医疗、军事科技等各种电子服务的驱动器，为当今这个高度信息化的社会提供基础的安全服务和最可靠的安全保障。

我国未来还将发射多颗量子卫星，预计到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发。届时，连接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成，2030年左右将建成全球化的广域量子通信网络。随着量子通信网络的发展，量子通信将迎来巨大的市场。有人预测，国内量子通信短期市场规模在100亿至130亿元左右，长期市场规模将超过千亿元。

5 量子技术的应用对物理学发展的一些思考

量子通信技术的发展，基础是物理学理论的发展，笔者认为21世纪是要把微观和宏观整体地联系起来。这种结合对应用科技影响深远，我们回过头来看看，目前的科学发明在19世纪末都是很难想象的！没有20世纪初基础物理科学的发展，21世纪的科技应用和开发也无法迅速发展，那么，发展好当代物理理论研究应该对今后的技术发展产生深远影响。

参 考 文 献

[1] ASSCHE G V.Quantum Cryptography and Secret-key Distillation[M].New York：Cambridge University Press，2006.

第9篇：量子力学与量子纠缠的关系范文

量子通信是加密不是传输

量子通信是加密概念，而不是传输概念，更不是什么超光速通信。

举一个简单的例子来说明。假设你有两个朋友，一个在广州，一个在北京，你自己则在中间的上海。你们三个人事先说好，你会随机给这两个朋友中的一个人寄一个苹果，另一个人寄一根香蕉。那么当你的广州朋友收到苹果时，他会瞬间知道你给北京朋友送的是香蕉。在你广州朋友打开盒子看到苹果的那一个瞬间，确实是以比光速还要快的速度获得了关于你北京朋友收到了香蕉的这个信息，但这个“信息”并非实际存在的信息，甚至接收到第一个信号还要依靠传统的邮寄运输模式。

当然真正的量子通信要远比两个水果复杂得多，但本质完全一样，量子通信从来不是超光速传递信息，而是无论采取何种方式都必须依靠经典通信技术参与，所以更无“颠覆”一说。

量子通信区别于经典通信，实质上是量子的“不可破解性”。比如上个例子中的“苹果”和“香蕉”，可以看成是两个纠缠起来了的量子，一个人拿到了其中一个，就可以判断出另一个。但如果不知道“苹果”和“香蕉”的纠缠关系，哪怕截获了整个苹果，也猜不出另一方收到的是什么水果。

在现实应用里当然没有两个水果那么简单，“苹果”会变成一个无穷复杂的量子，那么能和其对应的“香蕉”，就是另一个无穷复杂的惟一量子，两个量子就是“纠缠态”，所以量子通信里量子的用途，最终是保密而不是传输。

量子通信和量子计算

是两回事

量子技术在现实应用方面，一直有两大主要分支，第一是量子通信，第二是量子计算。这两者听上去也很容易混淆，但其实代表着完全不同的两种技术路数。总体来说，中美两国恰好是选择了两个不同的方向。

在量子通信产业化方面，中国无疑领先于美国。

量子通信的商用性主要就体现在数据保密上，比如，网上银行数据的远程灾备应用、金融机构信息数据的采集应用、金融信息交易应用以及银行同城数据生产和灾备应用等。目前量子通信里面研究的主要进展，就是把一对纠缠态量子之间的距离尽可能拉长。比如，中科大潘建伟院士团队实现的“多自由度量子隐形传态”研究，刚刚被评为2015年度国际物理学领域的十项重大突破之首。潘建伟团队将量子之间的安全距离进一步扩展到了地面200千米以上，这在低耗能的太空意味着2千米的距离，量子通信卫星由此成为可能，下一步就是大规模量子网络。

但是美国为什么要搞量子计算？这和硅谷这几年全力投入机器学习和人工智能的风潮有关系。虽然量子计算的应用其实很受限，但和人工智能的核心部分却异常匹配，可能是未来真正强大的人工智能出现的基础。

所以，虽然量子通信是当之无愧的信息安全利器，但相比起来，量子计算一旦被攻破，则可能是类似蒸汽机之于工业文明那样的新一代科技引擎，甚至是人类文明的一大步。