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基礎(chǔ)

重大發(fā)現(xiàn)

1927年，海森堡發(fā)現(xiàn)在測量粒子動量和位置的時(shí)候會導(dǎo)致 h /4π的誤差（兩者誤差相乘）。測量時(shí)位置的誤差越小，動量的誤差就會變得相當(dāng)大。而 h /4π就是這個(gè)誤差的下限（也就是說兩者誤差的乘積大于等于 h /4π）。這一結(jié)論最終被稱作不確定性原理。

1935年，阿爾伯特·愛因斯坦、鮑里斯·波多爾斯基和納森·羅森提出了愛因斯坦-波多爾斯基-羅森悖論，客觀上揭示了量子糾纏現(xiàn)象。

1984年，查理斯·貝內(nèi)特（Charles Bennett）與吉勒·布拉薩（Gilles Brassard）提出一種量子密碼分發(fā)協(xié)議，后被稱為BB84協(xié)議 。

1994年，數(shù)學(xué)家彼得·秀爾發(fā)現(xiàn)針對整數(shù)分解的秀爾算法（ Shor 算法）。2001年，IBM使用NMR實(shí)做的量子計(jì)算機(jī)以及7個(gè)量子比特展示了秀爾算法的實(shí)例，將15分解成3×5 。

相干特性

EPR實(shí)驗(yàn)假設(shè)一個(gè)零自旋中性π介子衰變成一個(gè)電子與一個(gè)正電子，這兩個(gè)衰變產(chǎn)物各自朝著相反方向移動，雖然彼此之間相隔一段距離，它們?nèi)耘f會發(fā)生量子糾纏現(xiàn)象。

由于量子相干性，量子比特在測量過程中會表現(xiàn)出與經(jīng)典情況完全不同的行為 。測量儀器與被測系統(tǒng)的相互作用會引起所謂的波包塌縮。這時(shí)相干性將被徹底破壞，即發(fā)生了所謂的量子退相干 。量子糾纏是多比特系統(tǒng)特有的量子性質(zhì)。兩個(gè)比特的量子系統(tǒng)不僅有經(jīng)典系統(tǒng)中的4種不同的狀態(tài)，并且可以處在非平凡的雙粒子相干疊加態(tài)（量子糾纏態(tài)）上，這構(gòu)成了量子通訊的物理基礎(chǔ) 。

領(lǐng)域

量子通信

美國在2005年建成了DARPA量子網(wǎng)絡(luò) ，連接美國BBN公司、哈佛大學(xué)和波士頓大學(xué)3個(gè)節(jié)點(diǎn)。中國在2008年研制了20km級的3方量子電話網(wǎng)絡(luò) 。2009年構(gòu)建了一個(gè)4節(jié)點(diǎn)全通型量子通信網(wǎng)絡(luò) ，大大提高了安全通信的距離和密鑰產(chǎn)生速率，同時(shí)保證了絕對安全性 。同年，“金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)”在北京正式開通，是世界上首次將量子通信技術(shù)應(yīng)用于金融信息安全傳輸。2014年中國遠(yuǎn)程量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全距離擴(kuò)展至200公里，刷新世界紀(jì)錄 。2016年8月16日，中國發(fā)射一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”，連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò) ，并力爭在2030年建成20顆衛(wèi)星規(guī)模的全通型量子通信網(wǎng)。

量子計(jì)算

量子計(jì)算機(jī)由包含有導(dǎo)線和基本量子門的量子線路構(gòu)成，導(dǎo)線用于傳遞量子信息，量子門用于操作量子信息 。

2015年5月，IBM在量子運(yùn)算上取得兩項(xiàng)關(guān)鍵性突破，開發(fā)出四量子位原型電路（Four Quantum Bit Cirt），成為未來10年量子電腦基礎(chǔ)。另外一項(xiàng)是，可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)量子的錯(cuò)誤型態(tài)，分別為Bit-Flip（比特翻轉(zhuǎn)）與Phase-Flip（相位翻轉(zhuǎn)），不同于過往在同一時(shí)間內(nèi)只能找出一種錯(cuò)誤型態(tài)，使量子電腦運(yùn)作更為穩(wěn)定。 2016年8月，美國馬里蘭大學(xué)學(xué)院市分校發(fā)明世界上第一臺由5量子比特組成的可編程量子計(jì)算機(jī) 。

量子雷達(dá)

量子雷達(dá)屬于一種新概念雷達(dá)，是將量子信息技術(shù)引入經(jīng)典雷達(dá)探測領(lǐng)域，提升雷達(dá)的綜合性能 。量子雷達(dá)具有探測距離遠(yuǎn)、可識別和分辨隱身平臺及武器系統(tǒng)等突出特點(diǎn)，未來可進(jìn)一步應(yīng)用于導(dǎo)彈防御和空間探測，具有極其廣闊的應(yīng)用前景 。根據(jù)利用量子現(xiàn)象和光子發(fā)射機(jī)制的不同，量子雷達(dá)主要可以分為三個(gè)類別：一是量子雷達(dá)發(fā)射非糾纏的量子態(tài)電磁波；二是量子雷達(dá)發(fā)射糾纏的量子態(tài)電磁波；三是雷達(dá)發(fā)射經(jīng)典態(tài)的電磁波 。2008年美國麻省理工學(xué)院的Lloyd教授首次提出了量子遠(yuǎn)程探測系統(tǒng)模型。2013年意大利的Lopaeva博士在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)成量子雷達(dá)成像探測，證明其有實(shí)戰(zhàn)價(jià)值的可能性 。中國首部基于單光子檢測的量子雷達(dá)系統(tǒng)由中國電科14所研制，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、 中國電科27所以及南京大學(xué)協(xié)作完成 。不過專家表示，量子雷達(dá)想要實(shí)現(xiàn)工程化可能還有比較漫長的路要走 。

量子博弈

量子博弈 （ 英語 ： Quantum game theory ） 是Eisert等人在1999年提出的，游戲者可以利用量子規(guī)律擺脫所謂的囚徒困境 ，防止某一玩家因背叛而獲利 。

參見

信息論

量子力學(xué)詮釋

量子計(jì)算機(jī)

量子引力

量子信息科學(xué)

參考來源

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