未来量子通信初探开题报告

 2022-10-27 22:35:57

1. 研究目的与意义

本课题是一个通信领域带有前沿性的研究课题,量子通信是基于量子的量子纠缠特性的实际运用。可以预见未来人们有望通过量子通信来打保密电话而不怕窃听;朋友之间的信息交流有望使用超高速量子计算机通过量子通信网络方式来收发电子邮件。可以这样设想:一个由链状纠缠的量子环绕整个地球而形成的量子通信网络,它能够安全地共享由量子纠缠自然形成的好似加密密码,绝对能够防止窃听的企图。注意:当前使用电磁波的通信方式,容易被窃听和黑客攻击,以使网络安全问题成为国际上一个令人头痛的问题。等量子通信网络实现以后,网络窃听和黑客攻击等均可避免;本课题符合时代背景的入门要求,对培养学生探索能力有一定的帮助。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题:

1、量子纠缠概念和特性的理解和掌握

2、量子叠加相关原理和公式的正确理解和入门。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

量子通信是以光作为具有一定能量hv的光量子组成的光量子流的观点出发来研究光通信的,因此,量子通信是以光量子作为信息载体的一种先进的通信手段,因而研究光量子通信应服从量子信息论遵守的规律。量子通信是近20年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信技术还要涉及到量子密码传送,量子远程传态分布和量子密集编码等,近年来量子通信这门学科以逐步从理论阶段进入实验阶段,并向实用化发展。量子光通信也被简称为量子通信,这是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信方式。

量子通信作为一种新型通信方式,它具有以下特点:

(1)量子通信具有无条件安全性。量子通信起源于利用量子密钥分发获得的密钥加密信息,基于量子密钥分发的无条件安全性,从而可实现安全的保密通信。QKD利用量子力学的海森堡不确定性原理和量子态不可克隆定理,前者保证了窃听在不知道发送方编码基的情况下无法准确测量获得量子态的信息,后者使得窃听者无法复制一份量子态在得知编码基后进行测量,从而使得窃听必然导致明显的误码,于是通信双方能够察觉被窃听。

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4. 研究方案

量子通信的关键技术:

光子计数技术:光子计数技术只对入射光量子反应,奖其变换为相应的光脉冲并加以计数。计数的多少与入射光信号直接发生关系。

量子无破坏测量技术:这种方法可以在不从被测对象中提取能量或施加影响的情况下达到测量的目的。

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5. 工作计划

第一周:查阅有关量子通信专业文献资料

第二周:复习有关该课题物理的基本知识,加深对量子通信概念的理解

第三周:学习相关公式,了解其含义

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