量子通信演讲PPT课件

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1, 基于光学节点的QKD网络
最早出现的QKD网络实验就是利用光学节点实现的，其结构如图5-
1所示。
实验中采用光分束器实现Alice和N个Bob之间的量子密钥分发。Alice发
出的光子被随机地分配到接收端的任意一个Bob，每次只能分发一个光子
给一个用户。发送的光子经过分束器时会有1/N的概率达到某个特定的Bob
Alice
Bob2
进行量子通信，必须依靠Alice中转密钥。
Bobn
图5-1 光学分束器构成的QKD网络结构图
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1, 基于光学节点的QKD网络
随后出现了许多此网络的改进型网络，例如，基于WDM的树形量子 密钥分配网络、基于光纤布拉格光栅(FBG， Fiber Bragg Grating)的总线型 量子密钥分配网络、基于光分插复用(OADM, Optical Add/Drop Multiplexer) 的总线型量子密钥分配网络、以及基于Sagnac干涉仪的环形量子密钥分配 网络。
量子通信基础
第五章 量子通信网
杨伯君
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量子通信网
从我们介绍的内容来看，在目前有应用前景的是量子密鈅分发，因此 量子通信网实际介绍的是量子密鈅分发网.
点对点的量子密钥分发的理论和实验，已经取得了很大发展。已开始 投入市场，国际上至少有三家公司出卖QKD的设备。但是，现在的 通信网络十分庞大，错综复杂，因此点对点的量子密钥分发根本不能满 足人们对通信的需求。所以量子密钥分发必须由单独的点对点传输发展 成为量子密钥分发网络才能够在实际通信系统中得到广泛的应用。
据新华社报导：2019年3月30日全球首个规模化量子通信网在合肥建成 ，并通过省科委的验收。该网有46个节点，花费6000多万元，用光纤 1700km，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

在网通公司的光纤中实现了125km的量子密钥传输 • 2007年，欧洲联合研究组在自由空间中实现了纠缠态光子的144km距离的
量子通信。 • 意大利和奥地利科研小组，首次识别出从地球上空1500km处的人造卫星上
反射回地球的单光子，实现了太空传输量子信息的重大突破。这一突破表 明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息用于全球通信。
量子保密通信的研究状况－应用
• 2002年，瑞士日内瓦大学-光纤中量子密码通信距离为67km。 • MIT于2001年发布了建立量子互联网的详细计划，并宣称已具备建立量子
互联网的技术。该计划打算在三年内建成量子互联网，并首先在麻省理工 学院建立3个节点。 • 日本从2001年开始十年内投资400亿日元实施“量子通信技术”计划。研 究课题有无法破译的密码技术、量子通信所需要的超高速量子计算机和传 输技术。并计划在2020～2030年使保密通信网络技术达到实用化水平。 • 2004年6月3日，美国防高级研究计划局资助开发的世界上第一个量子密码 通信网络在马萨诸塞州剑桥城投入运行实验。这套网络目前有6个节点，通 过普通光纤传输量子密码加密的数据，与现有互连网技术完全兼容，网络 传输距离约为10千米。 • 2008年，奥地利的科研人员正在完成覆盖欧洲的量子网络通信。 • 2009年，安徽量子政务网和量子电话网络投入使用。
量子远程传态： Quantum teleportation
检测序列 SB
上信道
CE3 SR6 SR7 W4
SR4 SR5 W3
量子信道 下信道
信息序列 SA
CE4
信息发送方 Alice
CM2 经典信道
信息接收方 Bob
量子机密共享： Quantum secret sharing

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10.量子通信的应用
在网络信息安全威胁日益严峻的大背景下， 量子通信作为能够在物理层提供无法被窃听和破 解的绝对安全信息传输的通信技术手段，对于网 络安全和国家安全的战略意义不言而喻。
同时随着量子通信技术的发展，量子通信必 将作为常规通讯手段，走入寻常百姓家。
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Thank you!
2.1993提出量子隐形传送的方案
基本思想：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:发送者对原物进行某 种测量而获得的。 量子信息:发送者在测量中未提 取的其余信息。
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9.中国贡献
3.1997年潘建伟与荷兰学者波密斯特等人首次实现了未知量子态 的远程传输。 4.中科大潘建伟教授及其同事，首次实现了具有存储和 读出功能的纠缠交换，实现了“量子中继器”，向量 子通信网络的最终实现迈出了坚实的一步。 5.2010年，中国科技大学和清华大学的自由 空间量子通信实验将通信距离从数百米记 录一步跨越到16公里。 6.2012.08.09，中国科技大学的研究人员再 次创造了新纪录，将通信距离扩大到了97 公里，横跨中国的一个湖泊。
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量子通信
电信工（1）班 秦善达 方诚
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1、量子通信的起源
爱斯派克特和他的小组成功地完成了 1982年，法国物理学家艾伦· 一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在。
在量子纠缠理论的基础上，1993年，美国科学C.H.Bennett提出 了量子通信（Quantum Teleportation）的概念。
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7.量子通信传输的信息
经 典 信 息
用于 量子密钥的传输 但是，量子力学的不确定性原理 不允许精确地提取原物的全部信 息，这个复制品不可能是完美的。 因此长期以来，隐形传送不过是 一种幻想而已 幻想 所谓隐形传送指的是脱离实物的一 种“完全”的信息传送。从物理学 角度，可以这样来想象隐形传送的 过程：先提取原物的所有信息，然 后将这些信息传送到接收地点，接 收者依据这些信息，选取与构成原 物完全相同的基本单元，制造出原 11/17 物完美的复制品。 量 子 信 息 用于

4.2.1 BB84协议
1984年，美国IBM公司的研究员Bennett和加拿大蒙 特利尔（Montreal）大学学者Brassard共同提出了利用 光子偏振态来传输信息的量子密钥分发协议，简称BB84协 议。
协议描述：
BB84协议采用四个非正交态为量子信息的载体，这 四个态分属于两组共轭基，每组基内的两个态相互正交。 两组基互为共轭是指：一组基中的任一基矢在另一组基中 的任何基矢上的投影都相等，非正交态间无法通过测量彻 底分辨。
（8）Alice和Bob对协商后的密钥作进一步纠错和密性放 大，最终得到无条件安全的密钥。
Alice准备的比特串
Alice发送的光子序列 Bob选择的测量基
Alice和Bob保存的结果
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
↑
→
→
↘
↘
↑
↗
↑
↗
↘
↑
→
↘
↗
↑
↘
Bob得到的原始密钥
1
0
1
0
1
1
Alice和Bob协商
（2）Bob对接收到的每一个光子随机选择测量基进行测量。 （3）Bob通过经典信道告诉Alice哪些位置获得确定的测量结
果，但是并不公开选用的测量基。
（4）Alice和Bob保留所有获得确定测量结果的量子比特和测 量基，其余丢弃。
（5）Alice和Bob从原始密钥中随机选择部分比特公开比较进 行窃听检测，误码率小于门限值的情况下，进行下一步；否则 认为存在窃听，终止协议。
同步信号和单光子脉冲通过波分复用器进行复用，到达 接收端后解复用，进行光电转换，用作单光子探测器的触发 脉冲。