量子通信技术发展现状及面临的问题研究_徐兵杰

doi：10．3969/j．issn．1002－0802．2014．05．001

量子通信技术发展现状及面临的问题研究

徐兵杰1，刘文林2，毛钧庆3，杨燕3

（1．保密通信实验室，四川成都610041；2．解放军95830部队，北京100093；3．解放军91746部队，北京102206）

摘要：量子通信具有更高的传输速率和更可靠的保密性，是世界各国正在研究和发展的通信技术热点之一。首先介绍量子通信技术的基本概念、发展历程、系统架构、特点优势，然后重点阐述国内外量子密钥分配、量子隐形传态、量子安全直接通信、量子机密共享等技术的研究进展情况，最后分析量子通信技术研究和发展过程中面临的困难及局限。

关键词：量子通信密钥分配隐形传态机密共享

中图分类号：TN91文献标志码：A文章编号：1002－0802（2014）05－0463－06

Ｒesearch on Development Status and Existing Problems

of Quantum Communication Technology

XU Bing－jie1，LIU Wen－lin2，MAO Jun－qing3，YANG yan3

（1．Science and Technology on Communication Security Laboratory，Chengdu Sichuan610041，China；

2．Unit95830of PLA，Beijing100093，China；3．Unit91746of PLA，Beijing102206，China）Abstract：Quantum communication is a new communication technology under research and development，which possesses higher transmission rate and reliable secure communication advantages．This paper intro-duces the concepts，development，system architecture，features and advantages of quantum communication technologies firstly．Then it focuses on demonstrating the technology research progress of quantum commu-nication，such as quantum key distribution，teleportation，secure direct communication and secret sharing．Finally，the research and development difficulties of quantum communication technology and limitations are analyzed in this paper．

Key words：quantum communication；key distribution；teleportation；secret sharing

0引言

量子通信基于量子力学原理，将微观世界的物质特性运用到通信技术上，在高速传输和高可靠保密通信方面具有优势，成为当今通信技术领域的研究热点之一。世界各国纷纷投入大量的人力和物力进行研究和开发，在理论研究和实验技术上均取得了重大突破。

1量子通信技术

1．1基本概念

量子通信是利用量子相干叠加、量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术，由量子论和信息论相结合而产生［1］。从物理学角度看，量子通信是在物理极限下利用量子效应现象完成的高性能通信，从物理原理上确保通信的绝对安全，解决了通信技术无法解决的问题，是一种全新的通信方式［2］。从信息学角度看，量子通信是利用量子不可克隆或者量子隐形传输等量子特性，借助量子测量的方法实现两地之间的信息数据传输。量子通信中传输的不是经典信息，而是量子态携带的量子信息，是未来通信技术的重要发展方向。

1．2发展历程

量子通信的研究发展起步于20世纪80年代［3］。1969年，美国哥伦比亚大学Wiesner提出采用量子力学理论保护信息安全的设想。1979年，美国IBM公司的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出了将Wiesner的设想用于通信传输的

第47卷第5期2014年5月

通信技术

Communications Technology

Vol．47No．5

May．2014

构想。1981年，Feynman提出了传输量子信息的假设，确立了量子信息论的开端。1982年，法国艾伦·爱斯派克特通过实验证实了微观粒子存在“量子纠缠”现象。1984年，Bennett和Brassard提出了量子密钥分发（QKD）的概念和第一个量子密钥分发协议（BB84协议），标志着量子通信理论的诞生。1989年，通过自由空间信道，完成了量子通信的第一个演示性实验，通信距离为32cm。1992年，Ben-nett提出了基于两个非正交量子态的量子密钥分发协议，被称为B92协议。

1993年，Bennett首次正式提出量子通信概念。同年，6位不同国家的科学家，利用经典信道与量子纠缠相结合方法，设计出了量子隐形传送方案。1997年，奥地利科学家首次完成室内量子态隐形传输的实验验证；2004年，通过光纤信道，实现量子态隐形传输600米。2007年6月，欧洲科学家根据BB84方案，通过卫星进行量子通信测试，通信距离达144公里。2008年，意大利和奥地利科学家首次识别出从地球上空1500公里处的人造卫星上反弹回地球的单批光子，实现了太空量子保密通信的重大突破。2012年，中国和奥地利科学家分别实现了百公里量级的量子隐形传态，为星地间量子通信技术研究奠定了坚实基础。

同时，随着点对点QKD技术的成熟，基于量子密钥分发技术的中小型规模的量子保密通信网络在美国、欧盟、日本、中国等得到的多次实验演示验证，QKD技术已经逐步接近实用化。2004年，美国雷神公司组和波士顿大学在DAＲPA支持下建了世界上第一个量子密码通信网络；2008年，欧盟“基于量子密码的全球保密通信网络”（SECOQC）研发项目组建的7节点量子保密通信演示验证网络运行成功；2009年，由日本国家情报通信研究机构（NICT）主导，联合日本NTT、NEC和三菱电机，并邀请到东芝欧洲有限公司、瑞士ID Quantique公司和奥地利All Vienna共同协作在东京建成了六节点城域量子通信网络“Tokyo QKD Network”，集中展示了欧洲和日本在量子通信技术上的最新技术；2010年起，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室秘密构建了城域量子通信网络，直到2013年才公布；中国先后建设了芜湖、合肥、济南、北京等量子城域网，在QKD网络应用探索方面走在世界前列。国庆60周年之际，中国在天安门城楼、中南海、国庆阅兵指挥部等地点之间构建的实时语音加密量子通信热线。总之，经过近30年的发展，从技术指标上来讲，国际上QKD系统最远传输距离达300km，在通信距离为50km条件下安全码率可达1Mb/s，城域量子通信网络节点数目达几十个。市场上至少有5家公司销售商用QKD产品，其中包括瑞士的ID Quantique公司，美国的MagiQ 公司，法国的Smar Quantum公司，中国的问天量子科技公司和量子通信科技公司。本领域当前研究的主要集中于推进QKD技术的实用化，解决实际QKD系统的安全性、实用性及大规模量子通信网络应用探索问题。

1．3体系架构

量子通信体系架构包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置等部分，其基本模型如图1所示

。

图1量子通信系统基本模型

Fig．1Basic model of quantum communication systems

量子通信系统包括量子信源、量子编码、量子解码、量子调制、量子解调、量子传输信道、量子测量装置、量子辅助信道和量子信宿等部分［4］，其中：量子信源是量子信息（表现形式为量子态）产生器；量子信宿用于接收量子信息；量子编码负责将量子信息转换成量子比特；量子解码负责将量子信息比特转换成信息。信道分成量子传输信道与辅助信道两部分，量子传输信道传输量子信息，辅助信道是除量子传输信道和测量信道之外的附加信道（如经典信道）。量子噪声是通信环境对量子信号产生的影响等效描述。目前，在量子通信系统的实际应用中，一般采用“量子信道+辅助经典信道”的方式完成非理想的量子密钥分发或量子密码通信。在经典信道辅助下，通信双方利用量子信道实现量子信息的交互和同步，获取量子密钥。

1．4特点与优势

量子通信与传统通信技术相比，具有如下主要特点和优势：①时效性高。量子通信的线路时延近乎为零，量子信道的信息效率相对于经典信道量子的信息效率高几十倍，并且量子信息传递的过程没有障碍，传输速度快。②抗干扰性能强。量子通信

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中的信息传输不通过传统信道，与通信双方之间的传播媒介无关，不受空间环境的影响，具有完好的抗干扰性能。③保密性能好。根据量子不可克隆定理，量子信息一经检测就会产生不可还原的改变，如果量子信息在传输中途被窃取，接收者必定能发现。④隐蔽性能好。量子通信没有电磁辐射，第三方无法进行无线监听或探测。⑤同等条件下，获得可靠通信所需的信噪比比传统通信手段低30 40dB 。⑥应用广泛。量子通信与传播媒介无关，传输不会被任何障碍阻隔，量子隐形传态通信还能穿越大气层。因此，

量子通信应用广泛，既可在太空中通信，又可在海底通信，还可在光纤等介质中通信。

2量子通信技术发展现状

当前，世界各国学者对于量子通信技术开展的

研究，主要集中在量子密钥分配（QKD ，Quantum Key Distribution ）、量子隐形传态（Quantum Teleporta-tion ）、量子安全直接通信（QSDC ，Quantum Secure Direct Communication ）、量子机密共享（QSS ，Quan-tum Secret Sharing ）等4个方面［5］。2．1

量子密钥分配（QKD ）

量子密钥分配以量子态为信息载体，基于量子力学的测不准关系和量子不可克隆定理，通过量子信道使通信收发双方共享密钥，是密码学与量子力学相结合的产物。QKD 技术在通信中并不传输密文，只是利用量子信道传输密钥，将密钥分配到通信双方。基于QKD 技术的保密通信系统架构如图2所示

。

图2基于QKD 的量子保密通信系统

Fig．2Quantum secure communication system based on QKD

目前，各国学者在理论上已经提出了几十种量子密钥分配方案，根据信号源的不同大概可分为三类：一是基于单量子的量子密钥分配方案；二是基于量子纠缠对的量子密钥分配方案；三是基于单量子与量子纠缠对的混合量子密钥分配方案。

2．1．1基于单量子的量子密钥分配方案

基于单量子的密钥分配方案主要有4个［5］

：

1）BB84方案。1984年，Brassard 与Bennett 联合提出了第一个实用型量子密钥分配系统—

——BB84方案，系统架构如图3所示。该方案通过量子信道传送密钥，

量子信道的信息载体是单个量子，通过量子的相位、极化方向或频率等物理量携带量子密钥信息。BB84方案利用单个量子作为信息载体两组共扼基，每组基中的两个极化互相正交。由于理想状态的量子信道无法实现，

BB84方案还利用经典信道进行量子态测量方法的协商和码序列的验证

。

图3基于BB84协议的量子密码通信系统

Fig．3Quantum cryptographic communication

system based on BB84protocol

2）B92方案。1992年，Bennett 基于BB84方案，设计了只用两个非正交的量子态实现量子密钥分配的设想，即B92方案。B92方案对实验设备的要求比BB84方案低，量子信号的制备也相对简单一些，但效率低、可靠性能差。

3）HKH98方案。1998年，Hwang 、Koh 和Han 根据BB84方案，通过不正交的量子态不能被克隆的原理，利用控制通信双方测量基的方法，使通信收发双方对每一个量子信号的制备与测量运用相同的测量基，简记为HKH98方案，又称作测量基加密量子密钥分配方案。其编码方式与BB84完全一样。2．1．2

基于量子纠缠对的量子密钥分配方案基于量子纠缠对的量子密钥分配方案主要有3个：①Ekert91方案。1991年，

Ekert 提出了基于EPＲ光子对（量子纠缠对）的量子密钥分配方案，又称EPＲ方案。该方案基于光子的纠缠特性，

但由于目前EPＲ光子对的制备、传输、量子存储及Bell 不等式的测量技术还都不够成熟，实用性不高。②BBM92方案。1992年，Bennett 、Brassard 和Mermin 在Ekert91的基础上提出了BBM92方案。该方案不用贝尔不等式分析方法来判断安全性，

而是采用了与BB84方案一样的安全分析方法，在测量上比较容易实现。该方案也需要EPＲ对，实际应用较难实现。③Long －Liu 2002方案。2002年，我国龙桂鲁

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与刘晓曙提出基于N个EPＲ对的QKD方案。其设计思路是，利用量子纠缠对作为量子信息的载体，处于纠缠的量子对的量子态可以是四种贝尔基态中的任何一个。该方案具有高效率和高容量的优点，缺点是需要克制退相干作用，以及量子序列需要等待另一个量子序列传输完后才能传输。④设备无关方案。2007年，欧洲学者提出了安全性与系统光源、探测器属性独立的，基于Bell不等式测量的QKD方案，即所谓设备无关（Device Independent）协议。该协议能从理论上解决实际QKD系统的安全漏洞，具有极高的理论研究价值，是当前的学术研究热点。在此协议基础之上，各国科学家还进一步拓展出了半设备无关协议、测量设备无关协议等新思路、新理论。2．1．3基于单量子和量子纠缠对的混合量子密钥分配方案

该方案的主要思想是，综合利用单量子和量子纠缠对的量子特性，让窃听者没有办法获得量子信号的准确信息。该方案的代表是2000年Cabello提出的基于Holevo limit的量子密钥分配方案和我国郭光灿小组提出的条件高效多用户量子密码通信网络方案。

2．1．4国内外基于量子密钥分配的量子通信实现情况

1）国外实现情况。1993年，英国研究小组首先在光纤中，使用相位编码的方法实现了BB84方案，通信传输距离达10km。1995年，该小组将距离提升到30km。瑞士于1993年用偏振光子实现了BB84方案，光子波长1．3mm，传输距离1．1km，误码率0．54%；1995年，将距离提升到23km，误码率为3．4%；2002年，传输距离达到67km。2000年，美国实现自由空间量子密钥分配通信，传输距离达1．6km；2003年，欧洲研究小组实现自由空间中23km的通信。2008年10月，欧盟开通了8个用户的量子密码网络；同月，日本将量子通信速率提高100倍，20km时通信速率达到1．02Mbit/s，100km时通信速率达到10．1kbit/s。目前，国外光纤量子密钥分配的通信距离达300km，量子密钥协商速率最高试验记录在50km光纤传输中超过1Mb/s。

2）国内实现情况。2004年，郭光灿团队完成了从北京望京———河北香河———天津宝坻的量子密钥分配，距离125km。2007年，赵义博团队完成四用户量子密码通信网络的测试运行。2008年，潘建伟团队建成基于商用光纤和诱骗态相位编码的3节点量子通信网络，节点间距离达20km，能实现实时网络通话和3方通话。2009年，郭光灿团队建成世界上第一个“量子政务网”。同年9月，中国科技大学建成世界上第一个5节点全通型量子通信网络，实现实时语音量子密码通信。2011年5月，王建宇团队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。2012年2月17日，合肥市城域量子通信实验示范网建成并进入试运行阶段，具有46个节点，光纤长度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“量子视频”用户。2013年5月，中科院在国际上首次成功实现星地量子密钥分发的全方位地面试验。同年11月，济南量子保密通信试验网建成，包括三个集控站、50个用户节点。我国计划在2016年左右发射“量子科学实验卫星”，将实现高速星地量子通信并连接地面的城域量子通信网络。

2．2量子隐形传态

量子隐形传态（Quantum Teleportation）又称量子远程传态或量子离物传态，是利用量子纠缠的不确定特性，将某个量子的未知量子态传送到另一个地方，然后将另一个量子制备到该量子态上，而原来的量子仍留在原处。其基本原理是利用量子纠缠对的远程关联，通过对其中一个纠缠量子和某一个未知量子态进行一些本地测量，实现这个未知量子态在另一个纠缠量子上再现出来。量子态传送过程是隐形的，通信过程中传输的只是表达量子信息的“状态”，而并不传输作为信息载体的量子本身，通信没有经历空间与时间，不发送任何量子态，而是将未知量子态所包含的信息传送出去。

量子隐形传态是当前量子通信技术研究和发展的重要方向之一。在理论研究方面，自从1993年Bennett等人提出分离变量的量子隐形传态方案后，相关学者提出的方案有：Davidovich L等人的基于Bell基联合测量方案；Vaidmand L等人的连续变量方案；Brassard G等人提出的利用受控非门和单个量子比特操作所构成的量子回路方案；Barenco A等人的量子态交换方案；Cirac及中国郑仕标和郭光灿等人的基于腔量子电动力学（腔QED）的方案及利用原子与光腔相互作用来实现量子态的方案；Ｒalph T C及我国山西大学彭墀等人的利用明亮压缩光的方案；Solano E等人的离子阱方案；叶柳和郭

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光灿等人的利用非局域测量实现量子态的隐形传送方案；郑亦庄等人利用非最大纠缠态作为量子通道，实现三粒子纠缠W态的隐形传送方案；Ｒoa L等人提出的一种d维的量子系统的隐形传态方案等。

在实验进展方面［6］，1997年奥地利Zeilinger小组首次实验成功了量子隐形传态通信；1998年初，意大利Ｒome小组实现将量子态从纠缠光子对中的一个光子传递到另一个光子上的方案；同年底，美国CIT团队实现了连续变量（连续相干光场）的量子隐形传态，美国学者用核磁共振（NMＲ）的方法，实现了核自旋量子态的隐形传送。2001年，美国Shih Y H团队在脉冲参量下转换中，利用非线性方法实施Bell基的测量，完成量子隐形传态。2002年，澳大利亚学者将信息编码的激光束进行了“远距传物”。1997年，我国潘建伟和荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输；2004年，潘建伟小组在国际上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输，此后又首次实现了6光子、8光子纠缠态；2011年，在国际上首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，解决了量子通讯卫星的远距离信息传输问题。2012年9月，奥地利、加拿大、德国和挪威研究人员，实现了长达143公里的“隐形传输”。2．3量子安全直接通信（QSDC）

量子安全直接通信是指通信双方以量子态为信息载体，基于量子力学相关原理及量子特性，利用量子信道，在通信收发双方之间安全地、无泄漏地直接传输有效信息，特别是机密信息的通信技术［7］。

QSDC是量子通信技术的一个重要分支，主要用于直接传输机密信息。通信的收发双方无需事先建立安全密钥，就可以直接通过量子通道进行信息传输。QSDC与量子密钥分发的根本区别在于在量子信道中直接传递秘密信息，安全性要求比量子密钥分配高。

2000年，我国龙桂鲁和刘晓曙提出了第一个“高效两步”量子安全直接通信方案。2001年，Beige等人首次提出了确定的安全通信概念。随后，Bostrom提出“ping－pong”方案，这是第一个真正的QSDC方案；邓富国提出了基于EPＲ纠缠的两步（Two－step）QSDC方案；Zhu提出了秘密传送有序量子的QSDC方案；Gu提出了具有身份认证、基于密集编码和在噪声下的QSDC方案等。近几年又又出现了一些基于W态的QSDC方案等。但总体而言，QSDC方案还存在非实时及其量子信道信息所需要的纠缠态、量子存储等技术还不成熟的问题。

2．4量子机密共享（QSS）

量子机密共享是经典的机密共享在量子通信中的运用和发展［5］。1979年，Shamir和Blakley分别提出了经典的机密共享概念，旨在对重要的密钥进行安全保护，使即便部分或全部密钥被第三方窃取也难以恢复出真实的密钥。其主要实现思路是，将原始密钥分割成多份，然后将多份密钥分别发给多个用户，每个用户都只能获取一份或多份密钥份额，只有在多个密钥分享者合作下，才能恢复出原始的密钥，不能满足上述条件的共享者将无法得到全部的密钥。通过使用机密共享方案，可以在分享机密信息的同时，防止不诚实用户的破坏企图。

量子机密共享是多个通信方之间通过多量子纠缠态实现的量子通信，但现实应用技术难度大，还基本处在理论研究阶段。1999年，Hillery，Buzek和Berthiaume提出了首个量子机密共享方案，随后，各国学者又相继提出了大约十几种理论方案，包括共享一个未知态的一些方案，并于2001年在实验上进行了演示。

3量子通信技术发展面临的问题

量子通信技术研究和发展面临的问题主要有：①速率、传输距离、抗干扰性能有局限性。基于量子密钥分配或量子隐形传态的量子通信技术，在现有条件下，都不能或者极难超越经典通信系统在通信速率、通信距离、抗干扰等方面的性能。现有光量子传输速率仍达不到光纤传输的G比特每秒数量级。光纤量子密钥分发系统安全码率在50km传输距离下达1Mb/s，最远传输距离达300km。未来量子通信技术要解决的重要技术问题是将码率提升至Gb/s量级，将传输距离提升至千公里量级。②理想的量子通信协议在现实技术条件下难以实现。就单光子通信而言，单光子源生成、量子态控制及量子测量等技术并不成熟，不能确保量子信道在不被察觉的情况下不被窃听。现有实验系统多采用想干态激光脉冲结合诱骗态协议，可替代理想单光子技术，基本确保系统的无条件安全性。然而，单光子态的制备、传输、存储、测量技术仍然是量子通信技术所需要重点突破的技术问题。就量子隐形传态技术而

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言，量子纠缠态的产生、传送和储存技术还没有完全攻克，仍处于实验室阶段。③量子通信技术在实际运用上还存在安全漏洞。尽管理论上量子密码不可破解，完全保密，但并由于实际系统所采用的非理想物理器件无法完全满足理论安全性分析中的数学物理模型，故实际系统仍存在安全漏洞。2008年，瑞典的拉森和挪威的马卡罗夫就分别指出了量子通信体系的漏洞，说明未来的量子通信体系仍存在一些不确定性，安全上存在漏洞。目前，研究者就实际量子密钥分发系统的光源、信道、探测端的非理想安全漏洞进行了理论和实验上的深入研究，通过拓展现有安全性分析理论或增加硬件监控模块可解决现有安全漏洞。此外，研究者针对实际系统安全性问题还提出了设备无关、半设备无关协议，从理论上基本解决了实际安全性问题，但其实验条件相对苛刻。量子通信的实际安全性研究、设备无关协议的安全性分析是当前量子通信技术的热点研究问题。④光子损耗及量子退相干问题。在对量子通信过程时，如何尽量减小光子损耗，保持量子特性不被破坏，减少量子退相干效应是目前技术难度较大的技术问题。⑤单光子探测技术问题。单光子探测技术还不成熟，需要研制高效率、高速率、低噪声的实用化单光子探测器，为红外单光子信息处理提供高灵敏度的探测手段。

4结语

随着世界各国对信息安全的重视和对通信速率的旺盛需求，具有安全可靠和高速传输优势的量子通信，将是未来网络通信系统的主流通信技术。在单光子、量子探测、量子存储等量子通信关键技术获得发展和突破条件下，量子通信技术正逐步进入实用阶段。量子通信技术将在一些重要领域的通信保密中扮演十分重要的角色，成为21世纪通信领域发展的方向和热点。

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2011，41（04）：332－342．

作者简介

：

徐兵杰（1984—），男，博士，工程师，主要

研究方向为量子信息、量子通信、量子计算；

XU Bing－jie（1984－），male，Ph．D．，engineer，majoring in quantum information，

quantum communication，quantum computation．

刘文林（1982—），男，硕士，工程师，主要

研究方向为信息处理与通信技术；

LIU Wen－lin（1982－），male，M．Sci．，engineer，mainly engaged in the research of information processing and communi-cations technology．

毛钧庆（1968－），男，学士，工程师，主要研究方向为信息处理和通信技术；

MAO Jun－qing（1968－），male，B．Sci．，engineer，main-ly engaged in the research of information processing and commu-nications technology．

杨燕（1972－），女，学士，主要研究方向为信息处理和通信技术。

YANG Yan（1972－），female，B．Sci．，mainly engaged in the research of information processing and communications technology．

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移动通信技术的现状与发展

移动通信技术的现状与发展-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

下一代互联网技术大作业 题目移动通信技术的现状与发展 姓名 专业网络工程 班级 1402班 学号

1. 移动通信技术的概念及相关知识 1.1 移动通信的基本概念 移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信。 1.2移动通信的发展 目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。 从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm 公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。

通信工程的发展现状和未来趋势分析

通信工程的发展现状和未来趋势分析 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 这篇通信工程师论文发表了通信工程的发展现状和未来趋势分析，随着我国网络和通信技术的不断发展，我国的通信网络逐渐迈向现代化，虽然与发达国家还在一些差距，但是在传输技术方面取得了很大的进步，我国的传输技术经历了长期发展的过程，本文就围绕传输技术与通信工程进行详细介绍。 关键词：通信工程师论文,传输技术,应用现状 1 前言 通信网络工程在我国人们的生产以及生活中都占有重要位置，一方面，通信工程进一步改变的人们的工作方式，对于各行各业的日常工作方式进行了巨大的变革，提高了人们工作的效率;另一方面，通信工程还可以及时地获取社会上的各种信息，有利于相关人员加强对社会的管理，促进社会和谐稳定，而各种传输技术作已经被广泛应用于人们的生产和生活中，文章主要讲述其在通信工程中的具体应用状况，并对其发展趋势进行分析，希望可以促进通信工程的不断发展。

2 通信工程的发展状况 关于通信工程的含义概述 通信工程属于电子工程，也可以被叫做电信工程，该工程现在已经在我国作为一种成熟的学科出现在各大高校的开设专业当中，通信工程主要研究在通信过程中发生的信息传输以及信号处理现象，理解其原理，同时再加以应用。当前，通信工程的相关信息技术迅速发展，光纤通信、数字移动通信以及网络通信极大地便利了人们的交流和通信过程，因此具有广大的发展前景，目前通信工程可以从云技术和无线宽带技术方面入手，来推动传输技术的进一步发展[1]。 关于通信工程的研究内容概述 通信工程主要研究信号的产生、信息的传输、交换以及产生的原理问题，同时还有需要关注数字通信、光纤通信、个人通信、计算机通信、卫星通信、蜂窝通信以及平流层通信等问题，除此之外，通信工程还会涉及传输技术在多媒体技术、数字程控交换以及信息高速公路三方面的应用问题。现代通信技术最初起源于19世纪，今天现代通信技术已经得到了迅速发展，也被广泛应用在一些行业领域当中[2]。 3 传输技术的主要内容 关于传输技术的信道及范围概述

浅谈我国量子通信技术的发展现状及未来趋势

浅谈我国量子通信技术的发展现状及未来 趋势 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。 【关键词】量子通信技术；发展现状；未来趋势 【Abstract】The quantum communication has the characteristics of super security，large channel capacity，super high communication speed and ultrahigh concealment. After 30 years of development，it has matured theoretically，and the technical scheme has gradually moved from the laboratory to the practical. Quantum communication technology has also achieved fruitful results. 【Key words】Quantum communication technology；Development status；Future trend 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。

现代通信技术的发展现状及发展方向

1.简要概述现代通信技术的发展现状及发展方向； 光纤通信技术（现阶段主流）： 光纤通信技术是以光信号作为信息载体、以光纤作为传输介质的通信技术。在光纤通信系统中，因光波频率极高以及光纤介质损耗极低，故而光纤通信的容量极大，要比微波等通信方式带宽大上几十倍。光纤主要由纤芯、包层和涂敷层构成。纤芯由高度透明的材料制成，一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还细；外面层称为包层，它的折射率略小于纤芯，包层的作用就是确保光纤它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路问题；涂敷层的作用是保护光线不受水气侵蚀及机械擦伤，同时增加光线的柔韧性；在涂敷层外，往往加有塑料外套。光纤的内芯非常细小，由多根纤芯组成光缆的直径也非常小，用光缆作为传输通道，可以使传输系统占极小空间，解决目前地下管道空间不够的问题。 我国从１９７４年开始研究光纤通信技术，因光纤体积小、重量轻、传输频带极宽、传输距离远、电磁干扰抗性强以及不易串音等优点，发展十分迅速。目前，光纤通信在邮电通信系统等诸多领域发展迅猛，光纤通信优越的性能及强大的竞争力，很快代替了电缆通信，成为电信网中重要的传输手段。从总体趋势看，光纤通信必将成为未来通信发展的主要方式。 量子通信技术（特殊需求必须）： 在量子通信网络中，主要有量子空分交换技术、量子时分交换技术、量子波分交换技术等。量子空分交换是通过改变光量子信号的物理传输通道来实现光量子信号的交换；量子时分交换是在时间同步的基础上对光量子信号进行时分复用而进行的交换；量子波分交换是将光量子信号经过波分解复用器、波长变换器、波长滤波器、波分复用器而进行的交换。量子通信网络有三个功能层面：量子通信网络管理层、量子通信控制层和传输信道层。由量子通信控制层进行呼叫连接处理、信道资源管理和建立路由，进而控制光纤通道建立端到端量子信道，管理层负责资源和链路等的管理，控制层和管理层的功能由经典通信链路完2016 年底，北京和上海之间将建成一条全长2000 余公里的量子保密通信骨干线路“京沪干线”，它是连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，主要开展远距离、大尺度量子保密通信关键验证、应用和示范。此干线可以实现远程高清量子保密视频会议系统和其他多媒体跨越互联应用，也可以实现金融、政务领域的远程或同城数据灾备系统，金融机构数据采集系统等应用。2016 年7 月份中国将发射全球首颗量子科学实验通讯卫星，这标志着我国通信技术的突破性发展，标志着中国同时在军用通信领域站在了世界的最前列，之后会陆续发射的更多量子通讯卫星，就可以建成全球性的量子通信网络。正如潘建伟院士所说量子科学实验卫星的发射，将表明中国正从经典信息技术的跟随者，转变成未来信息技术的并跑者、领跑者，量子通信将会尽快走进每个人的生活，就像计算机曾经做到的一样，改变世界。量子通讯卫星和“京沪干线”的成功将意味着一个天地一体化的量子通信网络的形成。 量子通信与传统的经典通信相比，具有极高的安全性和保密性，且时效性高传输速度快，没有电磁辐射，它的这些优点决定了其无法估量的应用前景。通过光纤可以实现城域量子通信网络，通过中继器连接实现城际量子网络，通过卫星中转实现远距离量子通信，最终构成广域量子通信网络。未来数年内，量子通信将会实现大规模应用，经典通信的硬件设施并不会被完全取代，而是在现有设施的基础上进行融合。在通信发送端和接收端安装单光子探测器、量子网关等量子加密设备，即可在电话、传真、光纤网络等原有的通信网络中实现量子通信，这将大大地提升通信的安全性。量子通信有望在10 到15 年之后成为继电子和光电子之后的新一代通信技术，这种“无条件安全”的通信方式，将从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。

空间量子通信技术

空间量子通信技术 陈彦，胡渝 （ 电子科技大学 物理电子学院，成都 610054 ） 摘要：利用卫星来分发单光子（或纠缠光子对）的方法为远程量子通信网络提供了一种独特的解决方案。这将克服现有的光纤和陆上自由空间链路所带来的距离限制，实现真正意义上的全球量子通信。本文对这种设想进行了分析，证明这种设想有很高可行性。 关键词：量子通信; 空间技术; 光子分发 中图分类号：TN929.11；0431.2 文献标识码：A Quantum Communications in Space CHEN Y an ，HU Yu （Institute of Physics and Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu，610054 ） Abstract：Using satellites to deliver single photon or entangled photon pairs is a unique solution to realize long-distance quantum communications networks. This solution is able to overcome the disadvantage of transmission distance when using fiber and terrestrial free space optical links. And global quantum communications may be realized in this way. A scheme of using satellite to deliver single photon or entangled photon pairs is described，and the possibility of the scheme is proved. Key words：quantum communications; Space technology; photon deliver 1 引言 量子通信具有“容量大、速度快、通讯保密性极强”的优点，可完成经典信息处理方法所不能完成的任务。利用量子通信可以建立无法破译的密钥系统，因此量子通信已经成为当今研究的热点。已经在标准光纤信道中，已经实现了距离超过100KM的量子密钥分配实验。同时，还在23km的自由空间信道中，实现了基于单光子的量子密钥分配[1]；在600m的自由空间中实现了基于纠缠光子对的量子密钥分配实验[2]。目前对量子通信的理论方案和实验研究，主要集中于利用光纤信道和点对点的陆地无线光信道。但光子在光纤和陆上自由空间信道中的传输距离只是局域性的，无法满足全球性的量子通信的需要。人们需要一种新的量子通信方案。 2 在空间中进行量子通信 单光子（纠缠光子对）的分发是实现量子通信的前提。当光子在光纤信道中传输时，其能量会随传输距离的增加而衰减，光子的偏振特性也会在传输过程当中发生变化；若利用陆上自由空间信道，则光子的能量会被大气信道吸收而衰减，同时链路的维持也会受到大气条件或陆上阻碍物的影响。因此，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，从而无法实现全球范围内的量子通信。而现在已得到广泛应用的卫星通信和空间技术却给全球性的量子通信提供了一种新的解决方案。它可以克服光纤和陆上自由空间链路的通信距离限制，极大地延伸量子通信的范围，实现真正意义上的全球性量子通信。 2.1 空间量子通信方案 按照单光子（纠缠光子对）发送者的不同，空间量子通信方案可分为地基和空基两种。下面分别介绍这两种方案。 2.1.1 地基（earth-based）方案 地基方案设想包括一个地基发射终端，该终端可以向地面站和卫星分发单光子，或者进行纠缠光子共享。这样就能在这些通信终端之间进行量子通信。其中最简单的情况，是一个地面终端与另外一个地面终端进行直接的通信，即陆上自由空间量子通信链路。如前所述，这种情况的通信距离有限。而由单个地面终端和单个卫星终端组成的上行链路，

量子通信现状与展望

中国科学:信息科学2014年第44卷第3期:296–311 量子通信现状与展望 吴华x,王向斌yz{?,潘建伟xz x中国科学技术大学公共事务学院,合肥230026 y清华大学物理系低微量子物理国家重点实验室,北京100084 z量子信息与量子科学前沿协同创新中心,合肥230026 {济南量子技术研究院,济南250101 *通信作者.E-mail:wang xiangbin@https://www.sodocs.net/doc/4a17925559.html, 收稿日期:2013–08–06;接受日期:2013–12–16 国家重点研究发展计划(批准号:2007CB907900,2007CB807901)、国家自然科学基金(批准号:60725416,11174177)、国家高技术研究发展计划(批准号:2006AA01Z420,2011AA010800,2011AA010803)和山东万人计划项目资助 摘要本文综述量子通信基本原理、方法、技术手段与应用.介绍量子保密通信基本协议和诱骗态方法,以及基于纠缠分发的量子通信,含基于纠缠光子对的量子保密通信、量子态隐性传输、纠缠光子对操控等.介绍量子通信的技术与应用现状并对未来发展方向做展望. 关键词量子通信量子密钥分发BB84协议诱骗态方法量子隐形传态纠缠光子对操控量子网络 1引言 “最近的16公里量子态隐形传输的成功试验表明,中国将有能力建立起卫星与地面的安全量子通信网络.”——美国《时代周刊》在“爆炸性新闻”栏目中以“中国量子科学的飞跃”为题,对2010年中国科技大学与清华大学合作完成的16公里量子态隐形传输试验进行了评论.相比于经典通信,量子通信究竟有哪些优势,有哪些应用,源于何种原理以及方法和技术手段等,无疑是大家所关心的.我们将在此介绍量子通信的基本概念与方法、技术现状,以及未来应用前景. 量子通信的基本思想主要由Bennett等于20世纪80年代和90年代起相继提出,主要包括量子密钥分发(quantum key distribution,QKD)[1]和量子态隐形传输(quantum teleportation)[2].量子密钥分发可以建立安全的通信密码,通过一次一密的加密方式可以实现点对点方式的安全经典通信.这里的安全性是在数学上已经获得严格证明的安全性,这是经典通信迄今为止做不到的.现有的量子密钥分发技术可以实现百公里量级的量子密钥分发[3],辅以光开关等技术,还可以实现量子密钥分发网络[4,5].量子态隐形传输是基于量子纠缠态的分发与量子联合测量,实现量子态(量子信息)的空间转移而又不移动量子态的物理载体,这如同将密封信件内容从一个信封内转移到另一个信封内而又不移动任何信息载体自身.这在经典通信中是无法想象的事.基于量子态隐形传输技术和量子存储技术的量子中继器可以实现任意远距离的量子密钥分发及网络.

浅谈量子信息技术

浅谈量子信息技术 贝尔学院韩笑 (一) 引言 众所周知，信息技术经常出现在人们的视野之中，是许多人都很熟悉的词汇。它是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。 而量子信息技术，其与信息技术最显著的区别就在于“量子”两个字。量子信息技术是量子物理与信息技术相结合发展起来的新学科，主要包括量子通信和量子计算2个领域。量子通信主要研究量子密码、量子隐形传态、远距离量子通信的技术等等;量子计算主要研究量子计算机和适合于量子计算机的量子算法。 (二) 量子信息技术的具体含义 那么到底量子信息技术相比信息技术，它的高端之处在哪呢? 首先，应该着重于“量子”这两个字。在量子力学中，量子信息是关于量子系统“状态”所带有的物理信息。通过量子系统的各种相干特性（如量子并行、量子纠缠和量子不可克隆等），进行计算、编码和信息传输的全新信息方式。 量子是一个态．所谓态在物理上不是一个具体的物理量，也不是一个单位，也不是一个实体，而是一个可以观测记录的一组记录（也就是确定组不变量去测量另外一组量），但是这组记录可以运算．并可以求出某时刻对是已观测的纪录对比十分吻合．这个就是波动力学的基础。要解决量子信息．首先要在逻辑有一个多值逻辑理论，才能通过对于量子态对应于一个实体，也就是现在所谓的给量子的态赋给予实体的功能，这样就可以实现某些交换，也就是可以计算，只要这组态符合一定的条件，由波动力学①，结论一定成立。这就是量子信息学的基础，如果一旦能找到符合理论的这些态，则计算能力将不是现有计算机的N信部题，而是的一0时计算的超量完成．对某个有限大的数组在量子态可以理论上是0时完成，也就是超距变换。这是量子信息学的研究动力。 根据摩尔定律，每十八个月计算机微处理器的速度就增长一倍，其中单位面积（或体积）上集成的元件数目会相应地增加。可以预见，在不久的将来，芯片元件就会达到它能以经典方式工作的极限尺度。因此，突破这种尺度极限是当代信息科学所面临的一个重大科学问题。量子信息的研究就是充分利用量子物理基本原理的研究成果，发挥量子相干特性的强大作用，探索以全新的方式进行计算、编码和信息传输的可能性，为突破芯片极限提供新概念、新思路和新途径。量子力学与信息科学结合,不仅充分显示了学科交叉的重要性, 而且量子信息的最终物理实现, 会导致信息科学观念和模式的重大变革。事实上，传统计算机也是量子力学的产物，它的器件也利用了诸如量子隧道现象等量子效应。但仅仅应用量子器件的信息技术，并不等于是现在所说的量子信息。目前的量子信息主要是基于量子力学的相干特征，重构密码、计算和通讯的基本原理。 量子特性在信息领域中有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限，于是便诞生了一门新的学科分支——量子信息科学。它是量子力学与信息科学相结合的产物，包括：量子密码、量子通信、量子计算和量子测量等，近年来，在理论和实验上已经取得了重要突破，引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视。人们越来越坚信，量子信息科学为信息科学的发展开创了新的原理和方法，将在21世纪发挥出巨大潜力。

移动通信技术现状及前景

六安职业技术学院毕业设计（论文） 移动通信技术 姓名：姚彬 指导教师：项莉萍 专业名称：应用电子技术0802 所在系部：信息工程系 二○一一年六月

毕业论文（设计）开题报告

毕业论文（设计）开题报告成绩评定表

毕业论文（设计）成绩评定

摘要 在信息化时代移动通信已越来越为人们所关注,因此移动通信技术的发展及移动通信技术前景的发展越来越显得重要。本课题主要研究的是移动通信技术的发展及移动通信技术前景及相关知识，分析了其应用前景和我国目前的发展状况。 关键词：第三代移动通信系统，移动通信，个人通信网，发展历程 Abstract Mobile communications in the information age has become increasingly of concern to people, so the development of mobile communications technology and the development of future mobile communication technologies become increasingly more important. The main research topic is the development of mobile communications technology and the prospects for mobile communications technology and related knowledge, analysis of its prospects and our current state of development. Key Words:third-generation mobile communication systems, mobile communications, personal communications network, the development process.

现代通信技术及发展前景

现代通信技术及发展前景 信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。凡涉及到这些过程和技术的工作部门都可称作信息部门。 信息技术能够延长或扩展人的信息功能。信息技术可能是机械的，也可能是激光的；可能是电子的，也可能是生物的。 信息技术主要包括传感技术，通信技术，计算机技术和缩微技术等。 传感技术的任务是延长人的感觉器官收集信息的功能；通信技术的任务是延长人的神经系统传递信息的功能；计算机技术则是延长人的思维器官处理信息和决策的功能；缩微技术是延长人的记忆器官存贮信息的功能。当然，这种划分只是相对的、大致的，没有截然的界限。如传感系统里也有信息的处理和收集，而计算机系统里既有信息传递，也有信息收集的问题。 目前，传感技术已经发展了一大批敏感元件，除了普通的照像机能够收集可见光波的信息、微音器能够收集声波信息之外，现在已经有了红外、紫外等光波波段的敏感元件，帮助人们提取那些人眼所见不到重要信息。还有超声和次声传感器，可以帮助人们获得那些人耳听不到的信息。不仅如此，人们还制造了各种嗅敏、味敏、光敏、热敏、磁敏、湿敏以及一些综合敏感元件。这样，还可以把那些人类感觉器官收集不到的各种有用信息提取出来，从而延长和扩展人类收集信息的功能。 通信技术的发展速度之快是惊人的。从传统的电话，电报，收音机，电视到如今的移动电话，传真，卫星通信，这些新的、人人可用的现代通信方式使数据和信息的传递效率得到很大的提高，从而使过去必须由专业的电信部门来完成的工作，可由行政、业务部门办公室的工作人员直接方便地来完成。通信技术成为办公自动化的支撑技术。 计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。计算机技术同样取得了飞

现代通信新技术发展现状及趋势

现代通信新技术发展现状及趋势现代通信的发展现状，所采用的最新技术及其发展趋势，主要为通信网中“三网”现状和趋势、宽带网核心技术（ATM与IP）、宽带接入技术、第三代移动通信、蓝牙、超宽带等。 1 引言 在NII（国家信息基础设施）的建设中，大容量、高速率的通信网是主干，NII的目标在很大程度上依*通信网实现，因此通信网的发展倍受瞩目。通信网技术的发展，制约着计算机网络的发展，制约着政治、经济、军事、文化等各行各业的发展，及时了解和掌握现代通信网新技术及发展趋势，并将之运用于军事装备的设计和规划中，对于提高军事发展水平有重要意义。 2 “三网”发展现状和趋势 通信网的发展趋势是宽带化、智能化、个人化和综合化，能够支持各类窄带和宽带、实时和非实时、恒定速率和可变速率，尤其是多媒体业务。目前规模最大的三大网是电话网、有线电视网（CATV）、计算机网，它们都各有自己的优点和不足。 计算机网络虽能很好地支持数据业务，但实时性（QoS，服务质量）差，宽带性不够，不支持电话和实时图像业务，网络管理的让费和安全性不够。 电话网虽可高质量地支持话音业务，但带宽不够，所有的程控交换机均按传输话音的带宽设计（64kbit/s）。同时智能不够，虽有部分智能网业务（如800），但目前还达不到计算机网络的智能。

有线电视网虽然实时性和宽带能力均很好，但不能双向通信、无交换和网络管理。 三种网都在逐步演变，使自己具备其他两网的优点，电信网通过采用光纤、xDSL、以太网和ATM，提供Internet的高速接入和交互多媒体业务；CATV铺设光缆，以更换同轴电缆，采用HFC技术进行双向化改造；网络公司围绕Internet技术建网，力争在同一个网上，支持全业务。目前*单一网络的发展，难以实现通信网的发展要求，因此提出“三网融合”的概念。 “三网融合”不是指三网在物理上的兼并合一，而是指高层业务应用的融合，即技术上互相渗透，网络层上实现互通，应用层上使用相同的协议，但运行和管理是分开的。三网将在GII（全球信息基础结构）概念下，共同存在，向互通融合的趋势发展。 “三网融合”有利于最大程度地共享现有资源，为推动“三网融合”，ITU提出了GII概念，其目标是通过三网资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效网络，满足用户在任何时间、任何地点，以可接收的质量和费用，安全地享受多种业务（声音、数据、图像、影像等）。 下一代网络中软交换、能动网和分布式面向对象的网络结构（DONA）将是新的发展思路。 在现代通信新技术中，主要为大家介绍宽带网核心技术（IP与ATM）、接入网技术、光纤接入技术、第三代移动通信技术及蓝牙、超宽带等无线通信技术。

移动通信技术的发展现状分析_柴远波

第28卷第6期 2009年12月Vol .28No .6Dec .200960　Journal of Sh andon g University of Scie nce and Tech nolo gy Nat ural Science 移动通信技术的发展现状分析 柴远波,戚建平 (解放军信息工程大学信息工程学院,河南郑州450002) 摘　要:当前,移动通信的技术特点体现为传输宽带化、业务多样化、体制并存化和网络泛在化。分析了宽带无线 移动技术的现状及其发展,讨论了3G 技术的后续演进L T E 及A IE 的主要特点和宽带无线移动接入技术W L A N 、 WiM AX 及M cWiL L 的发展趋势;比较了宽带无线移动技术与接入技术,指出二者之间的互补关系;最后,讨论了 商业运营的技术演进路线,给出了多种无线移动技术的比较和演进关系,分析讨论了网络融合、技术融合以及接入 综合技术,指出移动通信技术、无线接入技术与固定的宽带接入在技术上的融合是通信技术发展的必然。 关键词:移动通信;宽带无线接入;演进;网络融合 中图分类号:T N929.5 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2009)06-0060-05 On C urrent Developments of Mobile Communication Technologies C HAI Yuan -bo ,QI Jian -ping (Co lleg e of Info rmatio n Engineering ,PL A Info rmation Enginee ring U niversity ,Z hengzhou ,Hena n 450002,China ) A bstract :T his paper analy zed the technical dev elo pments o f the ex isting mobile communicatio ns ,whose technical fea tur es a re represented by the br oadband tr ansmissio n ,serv ice versatility ,multi -sy stem coe xistence and the v ast e xpansio n o f the netwo rks .It presented an analy sis o f the curre nt status and the developments of the broadband wireless and mobile technolog ies and de scribed its main features of the subsequent ev olution of LT E and A IE in 3G technologies .In addition ,the paper explored the deve lopment trends in the bro adband wirele ss and mo bile access technologies ,such as W LA N ,WiM AX a nd M cW iLL and co mpar ed the w ireless mobile techno lo gie s with access technologies .Fina lly ,it discussed the technolog ical ev olution roadmap for co mmercial operato rs ,came up with the co mpa rison o f wirele ss and mo bile technolog ies and evo lutio n relatio nships and ,analyzed the conve rgence of the net - w o rks ,the re lated techno lo gie s and the acce ss technologies .T he pape r points out that the co nv erg ence of the mobile co mmunication technologies ,the access technologies and the w ire line broadband access technologies is an irrev ersi - ble developme nt t rend . Key words :mo bile communicatio n ;broad -band wireless access ;ev olution ;conver gence o f the netw or ks 收稿日期:2009-04-14 基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(074100510023)作者简介:柴远波(1965—),男,浙江江山人,教授,博士,主要从事移动与无线通信技术研究. 2009年1月7日,中华人民共和国工业和信息化部正式向中国移动、中国联通和中国电信三家运营商分别发放了TD -SCDMA 、WCDMA 和CDMA2000的3G 牌照,至此,国内3G 市场全面商用的大门终于开启。 移动通信技术于20世纪80年代开始商用,以传输语音信号为主,到了2002年,全球的移动用户已经超过固定电话用户,移动通信成为用户最大、使用最广泛的通信手段。此后,移动数据业务发展迅速,以无所不在和个人化服务为特征的移动通信已渗透到人们生活、工作、学习和娱乐的方方面面。无线移动通信产业凭借其强大的渗透性和带动性,成为带动国民经济其它产业形成和发展的先导产业。我国中长期科技发展规划已将“新一代宽带无线通信系统研究”正式列为十六个重点发展专项之一,无线通信技术正在向着宽带移动通信和宽带无线接入两个方向并行发展[1]。 1　无线移动通信技术发展趋势 无线移动通信技术的发展将促使移动通信与互联网在更高层次上结合与发展,代表信息技术宽带化、移DOI :10.16452/j .cn ki .sd kjzk .2009.06.016

浅谈量子通信技术

题目浅谈量子通信技术课程现代通信技术基础班级 学号 姓名 指导老师 2011 年12月10日

浅谈量子通信技术 摘要：量子通信（Quantum Teleportation）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，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。 关键词语: 量子通信量子力学 1、引言 量子通信系统的基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置。按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。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，制造出原物完美的复制品。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。 2、量子通信的的提出 自1 9世纪进入通信时代以来,人们就梦想着像光速一样(甚至比光速更快)的通信方式.在这种通信方式下,信息的传递不再通过信息载体(如电磁波)的直接传输,也不再受通信双方之间空间距离的限制,而且不存在任何传输延时,它是一种真正的实时通信.科学家们试图利用量子非效应或量子效应来实现这种通信方式,这种通信方式被称为量子通信.与成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,已成为国内外研究的热点.近年来在理论和实践上均已取得了重要的突破,引起各国政府、科技界和信息产业界的高度重视.从人类信息交流

我国量子通信行业发展现状及项目建设情况

我国量子通信行业发展现状 2015年12月11日，欧洲物理学会新闻网站“物理世界”公布了2015年度国际物理学领域的十项重大突破，中国科学院院士潘建伟和陆朝阳等完成的科研成果“多自由度量子隐形传态”入选并名列榜首。 事实上，中国的量子通信技术已经达到世界顶尖水平，领先欧美国家不止一个身位。2016年，世界上第一条量子通信保密干线——“京沪干线”将正式建成，同时，由中国科学家自主研发的世界首颗“量子科学实验卫星”也是发射在即。安信证券分析师李伟认为，2016年将是量子通信规模应用元年。 虽然科研水平高于欧美，但在国外，量子信息的研究主要是由Google、IBM、微软等科技巨头承担，中国急需一批企业将科研成果应用到商业市场上。2015年10月，阿里云与中科院旗下国盾量子在2015云栖大会上联合发布量子加密通信产品，随后又与中国科技大学等单位成立“中国量子通信产业联盟”，成为量子通信商业化的领跑者。 国内企业和研究机构加强合作，共同推进产业化。我国从事量子计算实验研究的主要单位是中国科技大学、清华大学、国防科技大学、南京大学和中国科学院武汉物理数学研究所等。2015年7月30日，阿里云与中科院在上海联合创立量子计算实验室，研究量子安全，计算领域。2015年8月31日，蓝盾科技晚间发布公告称，公司与华南师范大学信息光电子科技学院签署了《共建量子密码技术联合实验室框架协议》，双方拟共同筹建量子密码技术联合实验室。2015年11月13日，中航工业与中国科大共建量子技术研发中心。 我国量子通信行业项目建设情况 广域量子通信网络建设分三步走：（1）通过光纤—构建城域量子通信网络；（2）通过加中继器—构建城际网络；（3）通过卫星—实现洲际、星际网络。 2012年2月，由中国科学技术大学和安徽量子通信技术有限公司与合肥市合作的城域量子通信实验示范网建成并进入试运行阶段，使合肥市成为全国乃至全球首个拥有规模化量子通信网络的城市。 2013年11月“济南量子通信试验网”投入使用。这是我国第一个以承载实际应用为目标的大型量子通信网，覆盖济南市主城区，包括三个集控站在内共56个节点，涵盖政务、金融、政府、科研、教育等五大领域。 随着量子通信城域网络在中国的迅速发展，越来越多的城市拥有自己的量子通信专网，上海、杭州、广州、深圳、乌鲁木齐等城市也在加紧建设量子通信城域网。为了连接各城市城域网，城际量子通信网络也将逐步建设。计划2016年建成的“京沪干线”将连接北京、济南、合肥、上海、杭州，全长2025公里，提供4城市间网状8Gbps加密应用数据传输业务，总带宽设计100G，总投资额5.6亿元人民币，首批客户

量子通信技术基于量子物理学的基本原理

关键词:量子通信安全性中国发展 摘要:用国际顶级量子专家王肇中教授的话说，量子通信就是单模光纤两端加上能代替常用光模块功能的、光量子态的发送和接收设备，实现基于物理加密的保密通信。 量子通信技术基于量子物理学的基本原理，克服了经典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式。为了拓展应用、与现有通信系统兼容以及大量减少成本，需对点对点的通信方式进行组网并充分利用经典通信设施。与此同时，量子克隆技术的出现也使得我们开始重新审视量子通信的安全性问题。量子通信是相对最安全的，但任何事情都不是绝对的，有矛就有盾。一方面有“量子非克隆原理”，另一方面有实现近似量子克隆的“量子克隆机”。怎样可靠地评估安全性？怎样进行攻击？是值得研讨的问题。在不久的将来，量子通信与经典通信的融合发展将会带来通信世界的新纪元。 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，以及更高。 1. 欧洲联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了SECOQC量子通信网络[8][9]。并于2008年10月在维也纳现场演示了一个基于商业网络的安全量子通信系统。该系统集成了多种量子密码手段，包含6个节点。其组网方式为在每个节点使用多个不同类型量子密钥分发的收发系统并利用可信中继进行联网。 息量子通信验证网”在北京开通，在世界上首次将量子通信技术应用于金融信息安全传输。 2014年11月15日，团队研发的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里，刷新世界纪录。 2. 应用与用途 潘建伟教授指出，量子通信技术的实际应用将分三步走：一是通过光纤实现城域量子通信网络；二是通过量子中继器实现城际量子通信网络；三是通过卫星中转实现可覆盖全球的广域量子通信网络。 对市场角度来说，互联网本质上是一个不安全的网络，而量子通信在理论上的绝对保密特征，已经得到物理定理的证明，很显然在军事、国防、金融等领域有着广阔的应用前景。在大众商业市场，随着技术成熟，量子通信也将具有极大的发展潜力。 3.量子通信技术的发展趋势 4.不足 但量子通信本身，仍然处在研究阶段，还远远没有达到大规模商用化的水平，实用的量子通信网络其保密的绝对性还有待商榷。 量子通信面临四项难点：可扩展、强抗毁、广覆盖、立体化 子密钥分发在未来推广应用方面面临两大挑战：融合性和安全性。量子通信从量子力学的

量子通信技术发展现状及面临的问题研究_徐兵杰

doi：10．3969/j．issn．1002－0802．2014．05．001 量子通信技术发展现状及面临的问题研究 徐兵杰1，刘文林2，毛钧庆3，杨燕3 （1．保密通信实验室，四川成都610041；2．解放军95830部队，北京100093；3．解放军91746部队，北京102206） 摘要：量子通信具有更高的传输速率和更可靠的保密性，是世界各国正在研究和发展的通信技术热点之一。首先介绍量子通信技术的基本概念、发展历程、系统架构、特点优势，然后重点阐述国内外量子密钥分配、量子隐形传态、量子安全直接通信、量子机密共享等技术的研究进展情况，最后分析量子通信技术研究和发展过程中面临的困难及局限。 关键词：量子通信密钥分配隐形传态机密共享 中图分类号：TN91文献标志码：A文章编号：1002－0802（2014）05－0463－06 Ｒesearch on Development Status and Existing Problems of Quantum Communication Technology XU Bing－jie1，LIU Wen－lin2，MAO Jun－qing3，YANG yan3 （1．Science and Technology on Communication Security Laboratory，Chengdu Sichuan610041，China； 2．Unit95830of PLA，Beijing100093，China；3．Unit91746of PLA，Beijing102206，China）Abstract：Quantum communication is a new communication technology under research and development，which possesses higher transmission rate and reliable secure communication advantages．This paper intro-duces the concepts，development，system architecture，features and advantages of quantum communication technologies firstly．Then it focuses on demonstrating the technology research progress of quantum commu-nication，such as quantum key distribution，teleportation，secure direct communication and secret sharing．Finally，the research and development difficulties of quantum communication technology and limitations are analyzed in this paper． Key words：quantum communication；key distribution；teleportation；secret sharing 0引言 量子通信基于量子力学原理，将微观世界的物质特性运用到通信技术上，在高速传输和高可靠保密通信方面具有优势，成为当今通信技术领域的研究热点之一。世界各国纷纷投入大量的人力和物力进行研究和开发，在理论研究和实验技术上均取得了重大突破。 1量子通信技术 1．1基本概念 量子通信是利用量子相干叠加、量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术，由量子论和信息论相结合而产生［1］。从物理学角度看，量子通信是在物理极限下利用量子效应现象完成的高性能通信，从物理原理上确保通信的绝对安全，解决了通信技术无法解决的问题，是一种全新的通信方式［2］。从信息学角度看，量子通信是利用量子不可克隆或者量子隐形传输等量子特性，借助量子测量的方法实现两地之间的信息数据传输。量子通信中传输的不是经典信息，而是量子态携带的量子信息，是未来通信技术的重要发展方向。 1．2发展历程 量子通信的研究发展起步于20世纪80年代［3］。1969年，美国哥伦比亚大学Wiesner提出采用量子力学理论保护信息安全的设想。1979年，美国IBM公司的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard提出了将Wiesner的设想用于通信传输的 第47卷第5期2014年5月 通信技术 Communications Technology Vol．47No．5 May．2014