一种量子通信方法技术

本发明专利技术“一种量子通信方法”属量子通信领域具体属于超宽带超高速无距离限制的量子通信，技术方案要点：利用二进制信息编码原理和量子瞬间传态特性，将若干量子纠缠对从高位到低位排序并分开分别存放在发送方和接收方量子状态源存储器中并对应标记，量子状态源存储器从高位开始到低位相邻的连续的不重复的每2位中的其中一个量子状态为1或状态为0量子与若干二进制信息从高位到低位的数字信息1或0分别一一对应，发送方操作量子状态源存储器使量子状态发生变化，接收方获取瞬间发生坍塌的被纠缠量子状态和/或量子状态顺序信息，提取其中的二进制信息并保存，量子状态恢复机恢复接收双方的量子状态为原始最大纠缠态。主要用途：瞬间量子通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术方法属于量子通信领域，具体属于一种量子通信方法。
技术介绍
量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十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。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点；光量子通信主要基于量子纠缠态的理论，使用量子隐形传态（传输）的方式实现信息传递。根据实验验证，具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变化，另外一个也会瞬间发生变化，利用这个特性实现光量子通信的过程如下：事先构建一对具有纠缠态的粒子，将两个粒子分别放在通信双方，将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量（一种操作），则接收方的粒子瞬间发生坍塌（变化），坍塌（变化）为某种状态，这个状态与发送方的粒子坍塌（变化）后的状态是对称的，然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方，接收方根据接收到的信息对坍塌的粒子进行幺正变换（相当于逆转变换），即可得到与发送方完全相同的未知量子态；经典通信较光量子通信相比，其安全性和高效性都无法与之相提并论。安全性-量子通信绝不会“泄密”，其一体现在量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥，因此无法破解信息；其二，分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，其中一个粒子的量子态发生变化，另外一方的量子态就会随之立刻变化，并且根据量子理论，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起其坍塌，因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏，并非原有信息。高效，被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态，即同时代表多个状态，例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字，7个这样的量子态就可以同时表示128个状态或128个数字：0~127。光量子通信的这样一次传输，就相当于经典通信方式的128次。可以想象如果传输带宽是64位或者更高，那么效率之差将是惊人的2的n次幂，以及更高；中国科学技术大学的中科院量子信息重点实验室的有关科学家在高维量子信息存储方面取得重要进展，该实验室的研究小组在2013年首次成功地实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲的存储与释放，证明了高维量子态的存储是完全可行的。该小组通过两个磁光阱制备了两个冷原子团，利用其中一个冷原子团通过非线性过程制备标记单光子，并通过螺旋相位片使该光子携带一定的轨道角动量，具有特殊的空间结构。而后利用电磁诱导透明效应将其存储于另一个作为存储介质的冷原子团中，实验结果清楚地证明了单光子携带的轨道角动量可以高保真地被存储。同时该小组借助于精心设计的Sagnac干涉仪，通过量子层析技术和干涉技术成功地证明了单光子轨道角动量的叠加性也可以在存储过程中很好地保持，而态的叠加特性是量子信息之所以不同于经典信息的根本之处；从而在国际上首次实现了携带轨道角动量、具有空间结构的单光子脉冲在冷原子系综中的存储与释放，证明了建立高维量子存储单元的可行性，迈出了基于高维量子中继器实现远距离大信息量量子信息传输的关键一步；当今的学术界认为：第一，量子纠缠确定的只是两个量子之间具有纠缠关系，而具体两个量子的状态并非一成不变的，只要其中一个粒子改变状态，另一个也会立即改变，并且这种改变是瞬时的，截止2013年的技术并不能检测到两个粒子之间发生了任何信号传输，他们之间究竟是靠什么联系至今没有实验能证明，有人认为是某种神秘信号，也有人认为是宇宙中固有的联系，但实验可以证明的是，让他们之间产生联系的如果是某种神秘信号，其传输速度远大于光速，由于不能检测到这种“信号”的任何能量，所以这种现象和狭义相对论之间是否对立不能简单地下结论；第二，截止2013年的技术，量子通信的确不能超过光速，但这并不代表量子本身的状态传递速度不能超过光速，量子通信不能超过光速的原因是由于研究和认识水平决定的，截止2013年的研究表明量子的状态传递是不能携带任何信息的，也就是说量子的状态传递不能作为经典通信中的载波，这样的现实使得量子通信不能超过光速，至于未来如何发展没有人能下结论。
技术实现思路
鉴于上述现有的量子技术学术背景，1）人们不能检测到两个纠缠的量子或粒子之间的任何信号传输，即相互纠缠的两个量子的状态传递是不能携带任何信息的，2）截止到2016-11-9，当今的量子通信速度的确不能超过光速，3）相互纠缠的两个量子只要其中一个粒子改变状态，另一个也会立即改变，并且这种改变是瞬时的，是量子远程传态，既是远距离的或无距离限制的量子状态传输，根据上述量子纠缠的量子特性，专利技术了一种量子通信方法，相比于现有的光纤和/或无线互联网网络，其特征在于，本专利技术方法是量子通信，通信是无线的带宽不受限制的，例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字，7个这样的量子态就可以同时表示128个状态或128个数字：0~127；光量子和/或量子为电子或原子通信的这样一次传输，就相当于经典通信方式的128次；可以想象如果传输带宽是64位或者更高，光量子通信的这样一次传输，就相当于经典通信方式的18446744073709551616次或18446744073709551616个数字，那么效率之差是惊人的2的64次幂，以及更高，既是超宽带的，其特征还在于本专利技术方法的通信速度是超光速的、是瞬时完成的，其特征还在于本专利技术方法的通信距离理论上不受限制，既是无距离限制的。本专利技术的量子通信方法，量子纠缠对与二进制信息的对应关系如下：构建若干对量子纠缠对，将若干对量子纠缠对中的量子的其中一种状态规定为1，另一种状态规定为0，量子纠缠对通过量子纠缠分发机分别分发到接收双方的量子状态源存储器上，量子状态源存储器上若干位从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，且所述从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位上分别存放不同状态的量子，或同时对量子状态为1和/或量子状态为0的量子的位置做出量子的状态位置为1和/或量子的状态位置为0的标记，并存储于量子状态源存储器和/或量子状态测量和/或状态读取机中，所述每2位上分别存放不同状态的量子的排列顺序或按顺序固定或任意，如10或01，量子状态源存储器上排序相同位置上发送方状态为1和/或状态为0的量子与接收方状态为0和/或状态为1的量子是一对量子纠缠对，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的量子状态为1或状态为0的其中一个量子和/或量子状态与二进制信息的从高位到低位的数字信息1或数字信息0的对应位一一对应，即数字信息1与量子状态1对应，数字信息0与量子状态0对应。量子状态源存储器与量子状态测量和/或状态读取机的连接和/或对应方法有以下3种和/或这3种方法的任意组合：1）量子状态源存储器上从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，同一个公共的量子状态测量和/或状态读取机分别同时连接和/或对应量子状态源存储器上从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位，所述公共的量子状态测量和/或状态读取机可以分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子通信方法，其特征在于量子纠缠对与二进制信息的对应关系如下：构建若干对量子纠缠对，将若干对量子纠缠对中的量子的其中一种状态规定为1，另一种状态规定为0，量子纠缠对通过量子纠缠分发机分别分发到接收双方的量子状态源存储器上，量子状态源存储器上若干位从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，且所述从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位上分别存放不同状态的量子，或同时对量子状态为1和/或量子状态为0的量子的位置做出量子的状态位置为1和/或量子的状态位置为0的标记，并存储于量子状态源存储器和/或量子状态测量和/或状态读取机中，所述每2位上分别存放不同状态的量子的排列顺序或按顺序固定或任意，如10或01，量子状态源存储器上排序相同位置上发送方状态为1和/或状态为0的量子与接收方状态为0和/或状态为1的量子是一对量子纠缠对，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的量子状态为1或状态为0的其中一个量子和/或量子状态与二进制信息的从高位到低位的数字信息1或数字信息0的对应位一一对应，即数字信息1与量子状态1对应，数字信息0与量子状态0对应。...

【技术特征摘要】
1.一种量子通信方法，其特征在于量子纠缠对与二进制信息的对应关系如下：构建若干对量子纠缠对，将若干对量子纠缠对中的量子的其中一种状态规定为1，另一种状态规定为0，量子纠缠对通过量子纠缠分发机分别分发到接收双方的量子状态源存储器上，量子状态源存储器上若干位从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，且所述从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位上分别存放不同状态的量子，或同时对量子状态为1和/或量子状态为0的量子的位置做出量子的状态位置为1和/或量子的状态位置为0的标记，并存储于量子状态源存储器和/或量子状态测量和/或状态读取机中，所述每2位上分别存放不同状态的量子的排列顺序或按顺序固定或任意，如10或01，量子状态源存储器上排序相同位置上发送方状态为1和/或状态为0的量子与接收方状态为0和/或状态为1的量子是一对量子纠缠对，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的量子状态为1或状态为0的其中一个量子和/或量子状态与二进制信息的从高位到低位的数字信息1或数字信息0的对应位一一对应，即数字信息1与量子状态1对应，数字信息0与量子状态0对应。2.根据权利要求1所述一种量子通信方法，其特征在还于，量子状态源存储器与量子状态测量和/或状态读取机的连接和/或对应方法有以下3种和/或这3种方法的任意组合：1）量子状态源存储器上从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，同一个公共的量子状态测量和/或状态读取机分别同时连接和/或对应量子状态源存储器上从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位，所述公共的量子状态测量和/或状态读取机可以分别顺序测量和/或读取和/或根据发生坍塌（变化）的量子的量子的状态位置标记，获取所连接和/或对应的量子状态源存储器上从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的每一位上发生坍塌（变化）的量子的量子状态和/或原量子状态信息，和/或量子状态源存储器上发生坍塌的量子的原量子状态顺序信息，公共的量子状态测量和/或状态读取机连接并将信息发送给量子密钥通讯机，2）量子状态源存储器上从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，量子状态源存储器从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别连接和/或对应一个量子状态测量和/或状态读取机，每一个所述量子状态测量和/或状态读取机可以分别测量和/或读取和/或根据发生坍塌的量子的量子的状态位置标记，获取所连接和/或对应的每2位中的每一位上发生坍塌的量子的量子状态和/或原量子状态信息，多个顺序排列的量子状态测量和/或状态读取机获取量子状态源存储器上发生坍塌的量子的原量子状态顺序信息，并连接和将信息发给量子密钥通讯机，3）量子状态源存储器上从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位分别对应于若干位二进制信息的从高位到低位的每一位，量子状态源存储器从高位到低位的每一位分别连接和/或对应一个量子状态测量和/或状态读取机，每一个所述量子状态测量和/或状态读取机可以测量和/或读取和/或根据发生坍塌（变化）的量子的量子的状态位置标记，获取所连接和/或对应位上发生坍塌（变化）的量子的量子状态和/或原量子状态和/或原量子状态信息，多个顺序排列的量子状态测量和/或状态读取机获取量子状态源存储器上发生坍塌的量子的原量子状态顺序信息，并连接和将信息发给量子密钥通讯机。3.根据权利要求1所述一种量子通信方法，其特征在还于，所述量子状态源存储器与量子状态恢复机或无连接和/或对应，和/或连接和/或对应的方法有如下3种和/或下面3种方法的任意组合：1）同一个公共的量子状态恢复机分别同时连接和/或对应量子状态源存储器上从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位和/或每1位和/或若干位，2）量子状态源存储器从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位和/或若干位分别连接和/或对应一个量子状态恢复机，3）量子状态源存储器从高位到低位的每一位分别连接和/或对应不同的一个量子状态恢复机。4.根据权利要求1所述一种量子通信方法，相比于现有的光纤和/或无线互联网网络，其特征还在于，本发明方法是量子通信，通信是无线的带宽不受限制的既是超宽带的，通信速度是超光速的、是瞬时完成的，通信距离理论上不受限制，既是无距离限制的。5.一种量子通信方法，其特征还在于本发明方法的量子通信方法一：其步骤是，1）将发送方内存和/或存储器上将要发送给接收方的信息通过发送方量子密钥通讯机转换成二进制信息的从高位到低位的1或0的数字信息和/或数字顺序信息，2）量子密钥通讯机根据发送方将要发送给接收方的二进制信息的从高位到低位的1或0的数字信息和/或数字顺序信息，通过操作一个或多个量子状态测量和/或状态读取机，顺序或同时分别读取和/或联合测量（一种操作）发送方量子状态源存储器上从高位第一位开始，从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的相应的量子的状态位置标记位为1或为0的量子状态为1或量子状态为0的其中一个量子和/或量子状态，使得顺序或同时分别读取和/或联合测量的从高位到低位相邻的连续的不重复的每2位中的量子状态为1或量子状态为0的其中一个量子和/或量子状态与二进制信息的从高位到低位的数字信息1或数字信息0的对应位一一对应，即数字信息1与量子状态1对应，数字信息0与量子状态0对应，3）接收方的量子状态源存储器上从高位第一位开始，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：王德龙，
类型：发明
国别省市：吉林;22