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[其他主题] 中国验证海森堡不确定原理 加强量子通信保密性

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qiugb 发表于 2011-10-15 16:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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中国验证海森堡不确定原理 加强量子通信保密性
2011年10月15日 12:27
来源:科技日报



合肥10月12日电(记者吴长锋)记者今天从中国科技大学获悉,由郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室李传锋博士研究组突破量子力学中“经典”的不确定关系,并验证了新形式的海森堡不确定原理。相关研究成果发表在最新一期《自然·物理》上。
经典的海森堡不确定原理认为,在一个量子力学系统中,一个粒子的两个力学量,不能被同时精确确定。但爱因斯坦等人1935年提出了“EPR佯谬”,对此进行质疑,认为如果AB两个粒子是孪生的,就可以同时确定粒子的位置和动量。
科学家们进而认为,利用量子纠缠,有可能同时确定一个粒子的位置和动量。最近的理论研究则明确给出了这一问题的定量描述(数学公式),这就是新形式的海森堡不确定原理——通过量子纠缠,观测者可以把被测粒子A的“量子信息”存储在粒子B上,当它们的纠缠度最大时,两个力学量可以同时被准确测量。
李传锋研究组在世界上首次实验验证了这一原理。他们利用非线性光学过程产生的孪生光子对,制备出一种特殊的纠缠态——贝尔对角态,把其中一个光子作为被测光子,另一个光子作为存储被测光子量子信息的辅助光子。通过将辅助光子存储在自行研制的自旋回声式的量子存储器中(存储时间可达1.2微秒),实现了对被测光子的两个力学量的测量,并给出了两个力学量测量结果不确定度的最小值。
由于不确定原理是量子力学中最基本的原理,该成果将有助于人们更深刻地理解量子力学的本质特征;同时由于利用量子存储技术增大了对量子保密通信窃听的可能性,该成果对保证量子密码的安全性也有着重要意义

 楼主| qiugb 发表于 2011-10-15 16:05 | 显示全部楼层
是不是说量子通信又不怎么安全了?
转弯遇到风 发表于 2011-10-15 16:30 | 显示全部楼层
直觉认为对量子通信安全性没有太大破坏, 这个实验应该是一种特殊情况下的。
i2000s 发表于 2011-10-24 03:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 i2000s 于 2011-10-23 14:50 编辑

个人认为:要同时测得,必须实现纠缠态,这个状态只能通过相互作用或者测量才能实现,而此过程中的扰动基本可被观测到。所以安全性上基本还是没有问题的。这个实验的重要意义在于我们有了一种打破同时精确测量一对对易量的方法。
yy1129 发表于 2012-2-15 15:10 | 显示全部楼层
我国科学家在全球首次成功制备八光子薛定谔猫态
       新华社合肥2月15日电(记者徐海涛)记者从中国科学技术大学获悉,该校微尺度国家实验室教授潘建伟与同事陈宇翱、陆朝阳等人合作,在国际上首次成功制备出八光子薛定谔猫态,此举刷新了光子纠缠态制备的世界纪录。
       因具备信息传输效率极高和绝对安全等特点,量子计算被认为可能是全球下一代通信和计算机技术的基础性研究,而发展实用化的量子计算必然依赖于对多个量子态的相干操纵。在多粒子薛定谔猫态的实验制备中集中体现了量子操纵的核心技术,是当今国际科研竞争中的一个焦点领域。
    在中科院、科技部和国家自然科学基金委的长期支持下,从2002年在中国科大建立实验室开始,潘建伟小组分别于2004、2007年在国际上首次成功实现对五光子、六光子纠缠的操纵,在国际竞争中处于领先位置。本次八光子纠缠态的新突破,系潘建伟小组历时4年,对多光子操纵技术进行进一步革新,制备出世界上亮度和纯度最佳的脉冲纠缠光子源。在此基础上,通过优化细节发展低噪声八光子干涉仪,于近期首次在国际上实现了八光子薛定谔猫态。
      该研究成果于2月12日发表在国际权威学术期刊《自然·光子学》上,引起国际学术界广泛关注。欧洲物理学会、美国麻省理工学院等机构给予高度评价,称其为“量子光学领域的一个重大进展”、“该技术在量子计算、精密测量和量子纠错中有特别的用途”。
yy1129 发表于 2012-4-2 01:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 yy1129 于 2012-4-2 01:08 编辑

合肥量子通信网建成使用 在全球首次实现规模化

新华社合肥3月31日电(记者徐海涛)规模化量子通信网络30日在安徽合肥建成并投入使用,该网络现有46个节点,可为用户提供高安全保障的实时语音、文本通信及文件传输等功能。

作为新一代通信技术,量子通信基于量子信息传输的高效和绝对安全性,成为近年来国际科研竞争中的焦点领域之一。合肥城域量子通信试验示范网于2010年7月启动建设,投入经费6000多万元。经过中国科学技术大学和安徽量子通信技术有限公司科研人员历时1年多的努力,项目建成后试运行,各项功能、指标均达到设计要求。该项目29日通过安徽省科技厅组织的专家组验收,30日正式投入使用。

具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区,使用光纤约1700公里,通过6个接入交换和集控站,连接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户。目前主要用户为对信息安全要求较高的政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所,如合肥市公安局、合肥市应急指挥中心、中国科技大学、合肥第三人民医院及部分银行网点等。

合肥量子通信网的建成使用,标志着我国继量子信息基础研究跻身全球一流水平后,在量子信息先期产业化竞争中也迈出了重要一步。目前,我国北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中,未来这些城市将通过量子卫星等方式联接,形成我国的广域量子通信体系


中科大在芜湖建成世界上首个光量子保密政务网。图为中科院量子信息重点实验室博士生陈巍介绍文件加密后的不同。来源:中广网
“量子政务网”关键设备全通型量子路由器。来源:中广网
资料图:芜湖“量子政务网”所使用的核心器材和设备,包括最关键的光电调制芯片,全部为我国自主研发或与国内单位联合研制,整个网络已经实现了国产化
资料图:量子通信是量子力学和经典通信的交叉学科,有着传统通信方式所不具备的绝对安全特性,在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景
资料图:量子态隐形传输是一种全新通信方式,它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。
资料图:量子传输仍然基于光电元件

资料图:量子保密通信技术基于量子力学原理,能确保两地之间密匙分配的绝对安全性,从而保证了通信的绝对安全

资料图:2007年开始,中国科大——清华大学联合小组在北京八达岭与河北怀来之间架设长达16公里的自由空间量子信道,并取得了一系列关键技术突破,最终在2009年成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输,证实了量子态隐形传输穿越大气层的可行性
资料图:图为WT-1型量子路由器和WT-2型量子交换机

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yy1129 发表于 2012-4-13 10:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 yy1129 于 2012-4-13 10:43 编辑

科研人员建成可规模化扩展的量子通信模型
      新华社伦敦4月12日电(记者黄堃)新一期英国学术期刊《自然》登载的一份报告说,德国研究人员建造了一个量子通信模型,其中每个节点都可发射、收取和存储量子信息,因此有望规模化扩展成量子通信网络
      德国马克斯·普朗克量子光学研究所的斯特凡·里特尔等人报告说,这个模型由两个量子点和一条连接它们的光纤组成。在每个量子点上有一个位于光学腔中的铷原子,这个结构可以发出一个光子,并让光子携带铷原子的量子信息。当光子顺着光纤抵达另一个量子点后,这些信息可被另一个铷原子接收,而且这个过程是可逆的。
       由于每个量子点都有发射、收取和存储量子信息的能力,理论上可以大量增加量子点,从而把这个简单的两点一线模型扩展为大规模通信网络。
       实验中的两个量子点相距21米。但里特尔说,这是放置量子点设施的两个实验室之间的距离,这个模型的通信能力不止21米。实际上,连接两个量子点之间的光纤是弯曲的,其全长有60多米
       这套设施被称作模型,是因为它在通信成功率等方面还需改进。研究人员希望通过技术研发改善这种情况,增强这个模型的实用性。
       在微观世界里,不论两个光子等粒子间的距离有多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子,即量子纠缠。量子通信正是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式,它具有高效、安全等特点,其中传递的加密信息很难被破解
yy1129 发表于 2012-4-13 10:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 yy1129 于 2012-4-13 10:42 编辑

世界首个初级量子网络构建成功
        中国科技网讯 两个相距遥远的陌生人不约而同地想做同一件事,好像有一根无形的线绳牵着他们,这种神奇现象可谓“心灵感应”。物理学家正在利用量子力学中的类似现象“量子纠缠”打造量子互联网。据物理学家组织网4月12日(北京时间)报道,德国马克斯·普朗克量子光学研究所科学家实现了世界上第一个基于众多单个原子和光子的初级量子网络
       量子纠缠描述的是两个微观粒子无论相隔多远,只要彼此处于量子纠缠,通过改变一个粒子的量子状态,就可以使另一个粒子状态也发生改变。科学家预测,利用这种特性建立的量子网络比现在的互联网要快千万倍,而且要想破译它的密码非常困难。
       马克斯·普朗克量子光学研究所主任、量子动力学部门负责人格哈德教授说,这个初级量子网络由两个耦合的单原子节点构成,通过连续的单光子交换来传递量子信息。这种量子网络的构建方式提供了一个清晰的可扩展视角,因此大有发展前景。
       研究人员通过调整激光束将原子捕获在光学腔中,并实现了对被困原子发射单光子的控制。他们证明了这种单原子腔系统是一个在单光子中存储信息编码的完美接口,信息经过一定的储存时间后,可被传递到第二个单光子。
       这两个各自代表网络节点的系统通过一个60米长的光纤相连,被安装在相隔21米的两个实验室中。为实现两个节点之间的量子纠缠,研究人员利用激光让位于A节点的原子发射一个光子,其量子态会映入光子的偏振态。光子通过光纤抵达B节点并被吸收,量子态就会转移到位于B节点的原子。原子的量子态可很容易通过单光子的偏振态读出,多个原子腔节点便可构成一个规模化的量子系统。
        这是第一次将两个这样的系统连接,并在它们之间进行量子信息高效率和高保真的交换,也是科学家第一次远距离在大量分离的粒子之间创建量子纠缠,从而建立世界上最大的量子系统。
        研究人员称:“我们已经实现了第一个量子网络原型,在节点之间完成了量子信息的可逆交换。此外,还可以在两个节点之间产生远程纠缠,并保持约100微秒,而这种纠缠的产生只需约1微秒。间隔很大距离的两个系统的纠缠,本身就是一个迷人的现象。未来人们通过它不仅可以进行非常远距离的量子信息沟通,而且还将使大型量子互联网完全实现成为可能。”(记者 华凌)
       总编辑圈点
        量子粒子实在太脆弱,只要我们看一眼量子态的粒子(当然,它们太小了,我们眼睛的分辨率达不到分辨它的水平,不过我们眼睛发送的光子却可以到达那里),它的状态就有可能被破坏了。所以,长期以来,量子网络一直是个遥不可及的梦,但世界各地却不乏孜孜不倦的“追梦人”。文中提到的科学家团队,或许正朝着这个梦想迈进。首个初级量子网络的构建着实振奋人心,但前行的路未必那么平坦,或许还将“纠缠”下去
    《科技日报》(2012-04-13 一版)
(中国科技网)
http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-04/13/content_455846.htm
yy1129 发表于 2012-11-21 10:18 | 显示全部楼层
量子密钥通过嘈杂光纤传输距离创新纪录
       本报讯(记者杨雪)据《自然》网站11月20日报道,英国物理学家开发出一种新型探测器,将一串量子密钥通过嘈杂的光纤传输了创纪录的距离——90公里。此举说明量子密码学终于进入主流。相关研究成果发表于《物理评论X》上
       两个人可以将加密密钥编码为一串光子并共享,任何窃听者都会被量子系统警报拦截。但这样的系统还不能通过电信线路传输密钥,因为其他数据流量会淹没编码信号。因此,量子密码仅有一些特殊应用,如用昂贵的没有其他信号的线路将服务器与附近的备用站点连接。物理学家尝试过解决这个问题,他们在特定波长下沿“量子通道”通过共享纤维发送光子。但问题是,纤维散射标准数据流量的光进入特定波长,偏离的光子会污染量子通道。
       英国东芝剑桥研究实验室的物理学家安德鲁·希尔兹和同事开发出一种新探测器,能让编码的光子在它们被送出后计算好的精确瞬间击打它,从而从量子通道中辨认出这些光子。
       希尔兹解释,设计一个有如此精确时间点的探测器是很困难的。标准探测器使用半导体装置,当被单个光子击中时造成电荷雪崩。但是雪崩增长到足够大以对抗检测器内部电流嘶声通常需要比1纳秒(10-9秒)更多的时间,比狭缝需100皮秒(10-10秒)过滤单一光子还长得多。
       新的“自我区分”探测器每纳秒的激活时长是100皮秒,在这短暂间隔中撞击引发的弱电荷一般不会显现,但如果没有匹配光子可能被探测到,探测器就测量一个运行周期的信号和前一周期的信号之间的差异,这样就抵消了背景杂音。使用该装置,研究小组将一串量子密钥通过光纤传输了90公里,同时也以每秒10亿字节双向传输噪音数据。
       吉森已计算出这样的技术还不能用于在超过100公里的范围传输量子信号。尽管如此,90公里已经是一项“证明量子密码学在现实世界电信基础设施的应用前进了一大步的世界纪录”,马德里理工大学物理学家维森特·马丁如是评价。
       总编辑圈点
       近年来成为热点的量子通信,旨在建立一条不可能半路拦截的密码传送之路。每次要传递信息,就给光纤两头发出同一套随机密码信息,两头信息按照量子原理“纠缠”着,再小的扰动也会让它们崩溃。因此,一旦量子通信投入实用,窃听这项事业就走到了尽头。不过,正因为在量子层面传输信息,干扰也就大到了极点,这也是量子通信研究要解决的核心问题。此次英国新技术的成功让我们确信,百公里左右的量子通信已然实现——如果不考虑成本的话
    《科技日报》一版 (2011-11-21)

(中国科技网)
http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-11/21/content_543090.htm
头像被屏蔽
dadao 发表于 2017-10-8 01:53 | 显示全部楼层
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杨小沫 发表于 2017-10-8 12:57 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
dadao 发表于 2017-10-8 01:53
量子通信不可破译是一种违反科学的谎言

科学不能违反自然规律,不能因为量子纠缠的神秘,就可以脱离科学 ...

只是因为量子特性,让通信被截取的时候瞬间遭到破坏;仅从目前以及近段时间的未来来说以人类的科技水平已经可以做到量子加密通信,却完全无法做到进行解密。
在长远时间的未来里,采用目前手段的量子通信加密,或许会被解密;但你拗这些根本就没有意义。
3431 发表于 2017-10-8 19:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
dadao 发表于 2017-10-8 01:53
量子通信不可破译是一种违反科学的谎言

科学不能违反自然规律,不能因为量子纠缠的神秘,就可以脱离科学 ...

大学物理课上过吗?没上过也可以看看关于量子物理的纪录片吧
3431 发表于 2017-10-8 19:38 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
杨小沫 发表于 2017-10-8 12:57
只是因为量子特性,让通信被截取的时候瞬间遭到破坏;仅从目前以及近段时间的未来来说以人类的科技水平已 ...

你跟他扯这种谁都能理解的话有什么用 他又不是理解不了 只是不想去理解
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