量子通信：开启未来通信新纪元

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量子通信是利用量子力学原理实现信息传递的新型通信方式，主要通过两种方式实现：量子隐形传态和量子密钥分发。量子隐形传态是通过量子纠缠对分发与贝尔态联合测量，实现量子态的信息传输；而量子密钥分发则是借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享，再通过一次一密的对称加密体制，实现无条件绝对安全的保密通信。

量子通信具有无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证，主要基于量子力学中的三大原理：不确定性原理、测量坍缩原理和不可克隆原理。这些原理确保了量子通信在传输过程中不会被窃听，也不会被复制，因此是绝对安全的。

近年来，量子通信技术取得了重大突破。在量子密钥分发（QKD）领域，TF-QKD（双场量子密钥分发）技术方案已成为业界共识，2023年系统实验光纤传输极限距离突破1000公里。CV-QKD（连续变量量子密钥分发）在中短距离范围具有密钥成码率优势，是未来城域QKD应用的主流选择。

中国在量子通信领域持续领跑，2022年成功实现100公里的量子直接通信，这是当时世界上最远的量子直接通信距离。此外，中国还成功发射了“墨子号”量子科学实验卫星，实现了星地量子通信，充分验证了利用卫星平台实现全球化量子通信的可行性。

量子通信已经开始在多个领域展现出实际应用价值：

• 金融领域：Goldman Sachs等金融机构测试量子计算在风险评估、资产定价和投资组合优化中的潜在应用。JPMorgan与量子公司QC Ware合作，利用量子机器学习训练 “深度套期保值” 模型，降低投资组合风险。

• 医疗领域：Roche与量子软件及服务公司QC Ware 合作，探索量子机器学习算法在糖尿病视网膜病变检测中的应用。富士通与巴塞罗那超级计算中心合作，利用量子计算推进个性化医疗。

• 航空航天：罗尔斯-罗伊斯与Nvidia及量子软件供应商Classiq合作，利用量子电路改进喷气发动机设计，在计算流体动力学方面获取量子优势。

• 国家安全：中国的城域量子通信网络技术已初步满足实用化要求，自主研制的量子通信装备为“十八大”、“十九大”、纪念抗战胜利70周年阅兵、北京冬奥会、杭州亚运会等国家重要活动提供了信息安全保障。

量子通信的未来发展目标是建立一个覆盖全球的广域量子通信网络体系。具体的发展路线包括：利用光纤构建城域量子通信网络、通过中继器链接邻近两个城市的城域网络、以及利用卫星平台中转，链接遥远区域之间的量子通信网络。

中国已建成总里程超过104km的国家量子骨干网，覆盖京津冀、长三角、粤港澳、成渝等重要区域，推动量子保密通信的规模化应用。结合“墨子号”量子卫星与“京沪干线”的成果，中国率先构建了天地一体化广域量子保密通信网络的雏形。

然而，量子通信的产业化仍面临一些挑战。技术标准化、产业链完善和规模化商用等问题需要解决。此外，量子通信的实用化还需要突破多光子态大规模集成和低损耗传输等关键技术难题。

尽管面临挑战，量子通信作为未来通信技术的重要发展方向，其前景依然十分广阔。随着技术的不断进步和应用场景的拓展，量子通信有望在更多领域发挥重要作用，为人类社会带来更加安全、高效的通信方式。