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量子态空间量子隐形传输：不等于超时空穿越
在北京八达岭长城脚下的科学家们进行了一场看似简单的实验：他们试图将量子态信息发送到16公里外的河北省张家口市怀来县。
这个距离虽然近，但传递的不是传统意义上的信件或信息，而是量子运动状态的量子态，这已经打破了量子态传输的世界纪录。
6月1日，《自然·光子学》以封面论文的形式公布了这一成果，中国科学技术大学和清华大学的联合团队完成了自由空间量子隐形传输，即量子态在不借助任何载体的情况下瞬间出现在16公里外。
这一突破被美国国际科技信息网站高度评价，标志着量子通信应用领域的一大飞跃。
尽管量子通信的原理难以理解，科学家们却面临着向公众解释的挑战。
早在3年前，中科大前校长朱清时院士曾形容潘建伟教授的工作深奥难懂，但正是这种难以理解的特性，使量子通信显得更为神秘和震撼。
量子世界的核心在于量子的“纠缠”状态，就像两个拥有心灵感应的骰子，即使相隔遥远，一方的行动也能影响到另一方。
实验中，通过纠缠的光子，甲乙两人可以在没有直接接触的情况下，仅通过信息传递得知对方骰子的点数，仿佛实现了一种“隐形传输”。
尽管这项技术目前只能传输量子态信息，而非实物，但每一步的进步都代表着科学的里程碑。
1997年，奥地利的蔡林格研究小组首次实现了几米距离的量子态隐形传输，这被视为进入量子计算机新时代的预兆。
中国的实验在技术上创新，提高了传输的保真度，预示着未来通过卫星进行跨国量子信息传输的可能性。
然而，量子通信的意义远不止于此。
科学家们清楚，量子通信的防御价值同样重要，因为它能对抗尚未出现但极具威胁的量子计算机。
一旦量子计算机诞生，现有的加密技术将面临严峻挑战，量子信息的保密性将提供关键的防护屏障。
尽管量子态隐形传输距离的扩大引发了公众对超时空穿越的误解，但科学家们强调，这还远未达到那个程度。
他们希望通过继续研究，能够在未来实现更复杂的量子系统传输，但宏观物体的量子态隐形传输仍然遥不可及。
科技的未知性和快速进步让人充满期待，就像电子计算机从无到有，未来量子通信或许能带来更多的惊喜。
扩展资料
在量子力学中，微观粒子的运动状态称为量子态。
量子态是由一组量子数表征，这组量子数的数目等于粒子的自由度数。
什么是量子密信？
量子密信采用了量子保密通信技术，理论上具备极高的安全性和保密性，因此**有潜力用于传输国家秘密**。
量子保密通信基于量子力学的基本原理，如量子态不可克隆原理和量子纠缠效应，确保信息传输的“绝对安全”。
任何非授权方都无法克隆和窃听量子通道中传输的信息，这使得量子密信在保护高度敏感和重要的信息方面具有显著优势。
然而，需要注意的是，虽然量子密信采用了先进的量子保密通信技术，但在实际应用中仍需严格遵守国家关于信息安全和保密的法律法规，以及相关的安全标准和规范。
此外，量子密信的安全性还受到技术成熟度、设备稳定性、网络环境等多种因素的影响，因此需要在实际应用中不断进行优化和完善。
综上所述，量子密信在理论上具备传输国家秘密的潜力，但在实际应用中需要综合考虑多种因素，并严格遵守相关法律法规和标准。
中国首个商用量子通信专网测试成功 绝对安全通信来了？
出品：科普中国
制作：山夕团队 党以凡
监制：中国科学院计算机网络信息中心
信息安全是大家关注的焦点，使用量子技术对信息进行加密是目前最有效的办法之一。
据央视新闻7月9日报道，我国首个商用量子通信专网——济南党政机关量子通信专网近日完成测试，保密性、安全性、成码率的测试均达到设计目标，整套网络预计今年8月底正式投入使用。
“绝对安全”的通信是千百年来人类的梦想之一，而在今日这个信息技术飞速进步的时代，“绝对安全”的通信却几乎是海市蜃楼。那么用量子通信究竟能如何实现通信的“绝对安全”？跟其他的通信方式想比又有哪些“绝对”优势？
信息安全的历史发展
要说信息安全，其实并不是一个现代词，早在古希腊时期，人们就已经发明了种种保密措施——斯巴达人将皮革包裹在特定尺径的棍子上，再写上传递给他人的信息。
而信息的接收者只需要有根同等尺径的棍子，收到皮革后再将皮革裹到棍子上就可以读出原始信息。
即便这张皮革中途被截走，只要对方不知道棍子的尺径，所看到的也只是一些零乱而无用的信息。
这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
信息安全的发展历程
20世纪初期，通信安全主要涉及电话、电报、传真等，而在此过程中存在的安全问题主要是在信息交换阶段，信息的保密性故而十分重要，因此，对安全理论和技术的研究更侧重于密码学。
20世纪60年代后，随着计算机软硬件的发展，单纯靠复杂的密码已经无法满足保密的要求，人们对安全的关注已经逐渐扩展为以保密性、完整性和可用性为目标的信息安全阶段。
20世纪80年代开始，由互联网而产生的信息安全问题跨越了时间和空间，由此衍生出了诸如可控性、抗抵赖性、真实性等其他的原则和目标，信息安全也转化为从整体角度考虑其体系建设的信息保障阶段。
21世纪，信息安全现在已经由主机的安全技术发展到了网络的安全，从单层次的安全发展到了多层次立体的安全，从个人信息安全发展到了国家信息安全。
据美国战略和国际问题研究中心发布的数据显示，网络犯罪每年给全球带来高达4450亿美元的经济损失。
现代社会，信息安全总是陷入危机之中
“相对”的通信安全VS“绝对”的通信安全
随着人们对于通信安全的要求愈来愈高，确保通信安全的手段也愈来愈多——传统意义上，有几种方法可以提供安全的通讯：第一种是保证传输介质的物理安全，即使任何人都不可能在传输介质上接上自己的窃密线或“窃听”，一般会采用一种简单的（但很昂贵）高技术加压电缆，可以获得通讯的物理安全；第二种方法是加密重要数据，即通过数学计算进行加密。
但从理论上来说，传统的数学计算加密方法都是可以破译的，再复杂的数学密钥也可以找到规律，因此我们上述提到的都是“相对”的通信安全，也即在一定程度上都是可以人为破解的，那么我们导引提到的由量子技术实现的“绝对”通信安全，是怎么实现的呢？
量子通信原理
量子通信是量子信息学的一个重要分支，以量子态作为信息元实现对信息的有效传送，具有绝对保密、通信容量大、传输速度快等优点，可以完成经典通信所不能完成的特殊任务，如构建无法破译的密钥系统等，因此量子通信成为当今世界关注的科技前沿。
量子通信的基本思想主要包括两部分：一为量子密钥分配，二为量子态隐形传输。
1.量子密钥分配
量子密钥分配不是用于传送保密内容，而是在于建立和传输密码本，即在保密通信双方分配密钥，俗称量子密码通信。
1984年，美国的Bennett和加拿大的Brassart提出著明的BB84协议，即用量子比特作为信息载体，利用光的偏振特性对量子态进行编码，实现对密钥的产生和安全分配。
BB84协议被证明是迄今为止无人攻破的安全密钥分配方式。
通过量子密钥分配可以对安全的通信密码加以建立，在一次一次的加密方式下，点对点方式的安全经典通信便得以实现。
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。
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。
由于它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。
2. 量子态隐形传输
量子态隐形传输的基本思想是：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。
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，利用它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”。
可见，量子通信已然成为现代通信的必经环节，在我们导引新闻中，济南党政机关量子通信专网的核心机房，专网内的所有通信数据，量子加密后，与周边数百平方公里的近200个终端进行保密通信。
可以说是量子通信商用的“完美第一步”，这也为我们未来的通信安全提供了新的希望。
“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌。
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