量子保密通信与量子计算研究

论文总字数：25169字

摘 要

量子信息技术地处理目标为完成量子态得相干叠加和对其采取有效措施、传输以及贮存，来建成现代化得效率、保密地计算机通信系统。 量子通信、量子计算得研究基础都是量子物理学。 量子信息技术是在1990年左右开始成长的新领域，预想在新时代的背景下会得到世界的认同。量子的特性和经典物理学有很大的不同。 最为主要的就是量子得纠缠态。曾近有过联系、之后分开得两个量子系统有着瞬时地忽视距离地量子联系，上述现象被叫作量子纠缠态。量子通信还拥有绝对的安全功能。，由于量子态地测不准定则和不可克隆性，收发信息的双方之外的第三者窃取讯息，必然会影响量子得状态，第三者非但无法窃取到讯息，还会导致非法行为被发现，这一原理使量子通信拥有保密的特性。现在，量子通信技术比较成熟地方法为，依靠量子器件得到随机数，把随机数变成密钥，然后依靠量子通信分配密钥，之后按传统得方式处理。量子纠缠态地无视距离的功能提醒了我们，假使可以依靠量子纠缠态完成通信，那将会非常的效率和便捷。

关键词：量子信道 量子纠缠 量子比特 量子计算

Abstract

More governments or research institutions are paying attention to quantum security communica-tion technology because of its strict security and more breakthroughs. Sketching the basic principle ofquantum mechanics，classical theory of QKD and its realisation technique. Summarizing the current situ-ation.Analyzing the problems and the trendency of quantum security communi-cation technology．

Keywords：Quantum channel Quantum entanglement Quantum bits Quantum computation

量子计算通信与量子保密研究

目 录

第一章 通信的历史

1.1引言---------------------------------------------------------------------------------------------5

1.2世界移动通信的发展-----------------------------------------------------------------------6

1.3量子通信的发展-----------------------------------------------------------------------------6

第二章 量子通信

2.1量子通信的基本概念-----------------------------------------------------------------------7

2.2量子通信的研究意义-----------------------------------------------------------------------9

2.3量子通信近期研究成果------------------------------------------------------------------11

2.4量子通信发展面临的挑战---------------------------------------------------------------12

第三章 量子通信中的仿真

3.1仿真对于量子通信的重要性------------------------------------------------------------14

3.2量子信道的matlab仿真程序-----------------------------------------------------------15

参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------24

致谢--------------------------------------------------------------------------------------------------25

第一章 通信的历史

1.1引言

人与人之间信息的交换、学识的传承、信息的送达，通信总是在其中起着关键性的作用，人类已经在发展过程中不知不觉发展了通信。在很早很早的时候，勤劳勇敢的古代人就已经开始尝试用简单的声音语言抑或是是画图等方式来在彼此之间交换相关的信息，一直以来，人们一直都是在用语言或者是纸张竹简之类传递、记载信息。而在放眼当今社会，无论是马路上的交通红绿灯或者交警的指示，或者是舰船之间的摇旗，抑或是飞机与地面的导航的灯语，等等等等，不过是古人所使用的通信方式进一步发展的结果。人们依然是依靠视觉和听觉传递着日常基本信息以便交流。

19世纪中叶以后，电话被发明了出来，电磁波的概念也开始出现，人类进行通信的方式早已面目全非，今非昔比，人们开始利用金属载体来进行信息的交互，甚至通过电磁波来进行无线通信，这些发明使人们的交流变得更加的便捷，也是信息的交互变得更加有效。从此，人类的信息传递不再单纯的依靠以往的视觉或者听觉方式，而是开始利用电信号来传递消息，与此同时，通信领域的一系列的科技发展也如雨后春笋般出现，通信的新时代就这样开始了。

时代的开端即是莫乐斯制造出的世界首台电磁电报机，能利用电脉冲传递讯息，之后，随着莫乐斯的改进，他用电码成功发射了电报，成功完成了长途电报通信。又过了二十年，麦克斯韦研究出了电磁理论，提出空间中有电磁波得存在，并对电磁波的特性进行了说明：和光有相似得性质。再之后十余年，电话机问世，伴随着的是贝尔电话公司的建立，最后，1888年，德国的Haiyinlisi依靠电波环得实验，成功证明了麦克斯韦得电磁理论。Haiyinlisi的电波波引起了世界的轰动，他的一系列的实验，成为现代科学技术和无线电技术出世史上的一座丰碑，信息技术开始迅速发展。

电磁波得出现，引发了狂热得技术创新。在接下来的短短的6年里，收音机很快被发明，新兴的信息传输和其他无线技术不断涌现。1904年，二极管出现了，过了两年，无线电广播也开始投入应用，之后，二极管开始升级，十余年后，无线广播电台诞生。

从那时起，全世界的广播业的蓬勃发展，广播已成为人们了解外面的世界，一个方便的手段。此外，电磁波的发现也促使图像传播技术迅速发展了起来。1922年，电视传真的原理被了解，并开始利用电子扫描进行电视信号的传送，之后高灵敏度的摄像管也被制作出来，新媒体所需的各部分器件都得到了发展，最后，随着家庭电视天线接收问题地解决，一些国家成功建立了调频广播电台，电视这一新媒体的迅速普及。

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