高噪声下的高维量子通信，你了解吗？

　　打个电话，会不会被窃听？通过网络传送一份保密文件，途中会不会被人窃取……现代社会，如何才能让传送的信息绝对安全可靠呢？近年来，量子通信技术的飞跃发展正让梦想成为现实。9月13号，中国科学技术大学郭灿光院士团队李传锋、柳必恒研究组与奥地利Marcus Huber教授等人合作，突破挑战，成功在高噪声环境下实现了高效的高维量子通信。
　　什么是高维量子通信？
　　所谓＂高维＂，其实就是指量子的自由度数量。自由度就好比属性，量子们都具有一个个的自由度来彼此区分，如电荷量、质量、自旋等。＂高维＂就是指多个自由度的同时传输，它和普通的量子隐形传态没有本质区别，更多的代表的是技术的进步。
　　量子通信是量子信息学的一个重要分支，它利用量子力学原理对量子态进行操控，在两个地点之间进行信息交互，可以完成经典通信所不能完成的任务。量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式，可以有效解决信息安全问题。它主要包括量子密钥分发、量子隐形传态等技术。理论研究表明，相比二维体系，高维量子通信在信道容量、抗噪声能力、安全性等方面具有明显优势。
　　如何实现高维量子通信？
　　首先，通信加密技术是目前通信过程中非常必要的。现有的通信技术通常利用电磁波等进行传输，为了确保信息传输安全，不被第三方中途拦截获取，需要采用加密的方法。加密的方式可以分为对称加密和非对称加密。
　　其次，高维量子通信在信道容量上有着巨大的优势。然而要展示这一优势，必须要实现高保真度高维量子纠缠态的制备、传输与测量。在量子光学中，一对纠缠光子对可包含多个量子态，这是量子光学的基本性质。当多对同源纠缠光子对的量子态互相耦合迭加，会产生高维度全新的量子迭加态。
　　除此之外，相对于二维空间,编码于一个高维空间的光子可以携带更大的信息量。编码于高维空间的量子态存储,不仅可以增大存储单元容量,还可以提高网络的信道容量和传输效率,因此，高维量子态的存储研究成为当前量子信息领域的热点。
　　高维量子通信在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，正逐渐走入人们的日常生活，如量子移动通讯、电子邮件、网上交易、无现金支付、ATM与电子银行、网络安全以及其他安全保密相关的领域。未来，相信高维量子通信还有更多的应用等待我们发现。
　　指导老师：中国传媒大学 经济与管理学院副教授 于晗
　　专家：北京工业大学物理学研究员 王雯宇