打個電話，會不會被竊聽？通過網絡傳送一份保密文件，途中會不會被人竊取……現代社會，如何才能讓傳送的信息絕對安全可靠呢？近年來，量子通信技術的飛躍發展正讓夢想成為現實。9月13號，中國科學技術大學郭燦光院士團隊李傳鋒、柳必恆研究組與奧地利Marcus Huber教授等人合作，突破挑戰，成功在高噪聲環境下實現了高效的高維量子通信。

什麼是高維量子通信？

所謂“高維”，其實就是指量子的自由度數量。自由度就好比屬性，量子們都具有一個個的自由度來彼此區分，如電荷量、質量、自旋等。“高維”就是指多個自由度的同時傳輸，它和普通的量子隱形傳態沒有本質區別，更多的代表的是技術的進步。

量子通信是量子信息學的一個重要分支，它利用量子力學原理對量子態進行操控，在兩個地點之間進行信息交互，可以完成經典通信所不能完成的任務。量子通信是迄今唯一被嚴格証明無條件安全的通信方式，可以有效解決信息安全問題。它主要包括量子密鑰分發、量子隱形傳態等技術。理論研究表明，相比二維體系，高維量子通信在信道容量、抗噪聲能力、安全性等方面具有明顯優勢。

如何實現高維量子通信？

首先，通信加密技術是目前通信過程中非常必要的。現有的通信技術通常利用電磁波等進行傳輸，為了確保信息傳輸安全，不被第三方中途攔截獲取，需要採用加密的方法。加密的方式可以分為對稱加密和非對稱加密。

其次，高維量子通信在信道容量上有著巨大的優勢。然而要展示這一優勢，必須要實現高保真度高維量子糾纏態的制備、傳輸與測量。在量子光學中，一對糾纏光子對可包含多個量子態，這是量子光學的基本性質。當多對同源糾纏光子對的量子態互相耦合迭加，會產生高維度全新的量子迭加態。

除此之外，相對於二維空間,編碼於一個高維空間的光子可以攜帶更大的信息量。編碼於高維空間的量子態存儲,不僅可以增大存儲單元容量,還可以提高網絡的信道容量和傳輸效率,因此，高維量子態的存儲研究成為當前量子信息領域的熱點。

高維量子通信在國家安全、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景，正逐漸走入人們的日常生活，如量子移動通訊、電子郵件、網上交易、無現金支付、ATM與電子銀行、網絡安全以及其他安全保密相關的領域。未來，相信高維量子通信還有更多的應用等待我們發現。

指導老師：中國傳媒大學 經濟與管理學院副教授 於晗

專家：北京工業大學物理學研究員 王雯宇

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