浅谈我国量子通信技术的发展现状及未来趋势论文
时间：2021-08-31浅谈我国量子通信技术的发展现状及未来趋势论文
量子通信具有超强安全性、超大信道容量、超高通信速率、超高隐蔽性等特点，其发展历经30余年，在理论上日益成熟，技术方案已逐渐从实验室走向了实用化，我国在量子通信技术领域也取得了丰硕成果。
量子通信是利用量子纠缠效应改变量子态，从而实现信息传递的一种新型的通信方式，它是量子论和信息论相结合的新研究领域。量子通信具有超强安全性、超大信道容量、超高通信速率、超高隐蔽性等特点，其发展历经30余年，在理论上日益成熟，技术方案已逐渐从实验室走向了实用化，我国在量子通信技术领域也取得了丰硕成果。
1. 我国量子通信技术的发展现状
(1)中国的量子通信发展经历了4个阶段，从95年到2000年是学习研究阶段，95年首次实现了量子密钥分发实验，在2000年完成了单模光纤1.1Km的量子密钥分发实验;2001年到2005年中国经历了量子通信技术的快速发展阶段，先后实现了50Km和125Km的量子密钥分发实验;2006年到2010年进入了初步尝试阶段，分别实现了100Km的`量子密钥分发实验和16Km的自由空间量子态隐形传输。先后在芜湖建成芜湖量子政务网和在合肥建成世界首个光量子电话网络 。2010年至今进入了大规模应用阶段。
(2) 2010年，在合肥建成首个城域量子通信实验示范网。具有46个节点的量子通信网覆盖合肥市主城区，使用光纤约1700公里，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“量子视频”用户。主要用户为对信息安全要求较高的政府机关、金融机构、医疗机构、军工企业及科研院所等。
(3)2011年，研发出兼容经典激光通信的“星地量子通信系统”，实现了星地之间同时进行量子通信和经典激光通信。
(4)2012年，在北京建成金融信息量子通信验证网，该验证网实现了高保密性视频语音通信、实时文字交互和高速数据文件传输等应用。
(5)2014年，济南量子通信网实验网正式投入使用。包括三个集控站，56个用户节点。
(6)2016年，建立世界首条量子信息保密干线京沪干线。总长2000余公里，从北京出发，经过济南、合肥，到达上海，利用这一广域光纤量子通信网络，京沪两地的金融、政务等机构能进行保密通信，实现了城际量子通信。
(7)2016年8月，由中国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射，为建立全球的光量子通信网络奠定了坚实的基础。
(8)我国计划到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发，建成联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网，到2030年建成全球化的广域量子通信网络。
目前，我国在量子密钥分发的实用化方面已跻身世界前列。最近几年，新技术突破不断涌现，自主研发的量子路由器、量子程控交换机及终端设备已能满足实用化要求。
2. 我国量子通信技术的未来趋势
量子通信技术的发展十分迅猛，在民用方面，已在部分城市建立了量子通信网;但是在军用方面，进入工程普及还需要3～5年时间。但从量子通信具备的优势来看，丝毫不能阻挡量子通信在未来军事上的大量应用。
(1)一是用于建立远程通信网。由于单光子在现在的硅光纤和陆上自由空间中的传输距离受到了限制，使量子通信的距离目前只有百余公里，无法实现全球范围意义上的量子通信。这一问题可以通过量子存储技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合，做成量子中继器，突破光纤和陆上自由空间链路通信距离短的限制，延伸量子通信距离，实现真正意义上的全球量子通信。
(2)二是用于建立深海军事通信。岸潜通信，一直是困扰军事通信的一大难题。目前使用的甚长波通信系统，勉强能够达到与水下百米左右的潜艇的通信，但其系统非常庞大，仅天线就长达50千米以上，抗毁性差，通信效率极低，30分钟只能通几个字符，量子通信不同于传统的“波”通信，量子通信因其与传输媒介无关，不受海水影响，在同等条件下，获得可靠通信所需的信噪比比光、电等传统通信手段低30～40分贝左右，利用量子通信可以开发出有效的水下军事通信手段，为远洋深海安全通信开辟了一条崭新的途径。
(3)三是建立超光速、大容量军事信息网。军事信息网需要大容量、高速率传输及按需共享能力。而量子通信就具有超大信道容量、超高通信速率和信息高效率的特点。随着量子通信技术的研究突破和日趋成熟，可以利用量子隐形传态建立满足军事特殊需求的超光速量子通信网络。利用量子通信网络实现大容量、高速率信息传输与处理及按需共享，满足指挥与控制系统对信息综合分析及辅助决策的需求，满足信息作战的需要。
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