量子信息技术是量子物理与信息科学交叉的新生学科,其物理基础是量子力学。而量子力学则是在1920年由爱因斯坦等科学家创立。
自从问世以来,量子科学已经先后孕育出原子弹、激光、核磁共振等新技术,成为20世纪重要的科学发现之一。
进入21世纪,量子科技革命的第二次浪潮即将来临。
第二次量子科技革命将催生量子计算、量子通信和量子测量等一批新兴技术,将极大地改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
其中,量子通信是较为重要的安全技术,它利用量子态作为信息载体来进行信息交互的通信技术,利用单个光量子不可分割和量子不可克隆原理的性质,在原理上确保非授权方不能复制与窃取量子信道内传递的信息,以此保证信息传输安全。
量子信息的三大基本原理:量子比特、量子叠加、量子纠缠。
1、量子比特:比特是经典计算机信息的基本单元,要么0,要么1。量子比特是量子计算机的小储存信息单位,一个量子比特可以表示0也可以表示1,更可以表示0和1的叠加,即可处在0和1两种状态按照任意比例的叠加,因此,量子比特包含的信息量远超过只能表示0和1的经典比特(下图)。
2、量子叠加:就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。的“薛定谔的猫”理论曾经形象地表述为“一只猫可以同时既是活的又是死的”。
3、量子纠缠:两个量子纠缠在一起时,其中一个会影响另一个,并且与距离等因素没有关系。简而言之,两个量子无论离得多远,都能产生一种关联性的互动。

量子通信是使用量子态携带所要传送的信息,并把量子纠缠作为信道,将该量子态从A地传送到B地的一种通信方式。
与传统通信方式相比,量子通信在确保信息安全,增大信息传输量,传输信息高效,抗干扰能力强等方面具有优势, 是迄今为止是通过数学方式被严格证明的安全的通信方式。
按照所传输的信息是经典还是量子,量子通信分为两类:量子密钥分发和量子态隐形传输。
1、量子密匙分发(QKD):在信息收发双方进行安全的密匙共享,借助一次一密的加密方式实现双方的安全通信。利用量子的不可测性和不可克隆性,从而实现信息的不可窃听,首先在收发双方间实现无法被窃听的安全密钥共享,之后再与传统保密通信技术相结合完成经典信息的加解密和安全传输。这是目前市场上主流也是产业化较为成熟的技术路线。
2、量子态隐形传输(QT):基于量子纠缠态的分发与量子联合测量实现量子态信息的直接传输,在量子信息的转移过程中不移动信息载体本身。同经典通信相类似,远距离量子通信会出现纠缠减弱。因此需要建立量子中继以保证量子通信通畅。目前处于前沿研究阶段,落地仍有困难。