量子通信有哪些实用技术

量子通信已落地的技术包含量子密钥分发(QKD)、隐形传态、量子中继、量子卫星链路、后量子加密转换五类，下文逐一拆给小白。

量子密钥分发：先学会“量子密码本”怎么用

QKD听起来玄，其实就是把传统的密码本升级成一次性量子版。
为什么能防窃听？ 因为任何偷看光子都会留下“指纹”，通信双方立刻发现，然后扔掉被污染的那段密钥。
个人看法：与其把它看作“传输黑科技”，不如当成实时报警器——保证密钥新鲜，而非密钥不可破解。
2023年北京—维也纳1200 km商用QKD *** ，就是把QDK节点设在四个城域网机房，用“可信中继”方案，普通人虽不能直接买终端，但网银流量已绕行QKD骨干。

量子隐形传态：搬的不是原子，而是“状态”

它能瞬间转移物体吗？ 不能。它只是复制量子态到异地另一颗粒子上。
名著《西游记》里“身外身”法术常被拿来比喻：孙悟空的毫毛变出一个自己，但本体仍在原地。
实验室流程：先让两地各持一对纠缠光子；甲地要把未知光子状态“搬走”，就与本地纠缠光子做贝尔测量；瞬时乙地的光子立刻继承该状态，但原光子状态被破坏，完美符合不可克隆定理。
实用场景：未来量子互联网的核心路由，把复杂运算所需的数据态搬到算力中心，而不用搬运原子本身。

量子中继：给光子长距离打“滴滴顺风车”

光子在光纤里走百公里后八成会被吸收，就像快递包裹被层层扣税。
怎么解决？ 在每个百公里设量子中继节点，用纠缠交换把“接力棒”传递下去。
难点：节点必须是可信的吗？不，纠缠纯化+量子存储器可让它即使被黑客物理接触也不会泄。
2024年科大国盾公开的“济南—青岛”300 km演示线路，已实现存储时间>1 ms的稀土掺杂晶体量子存储器，等于帮光子睡了个午觉后继续出发。

量子卫星：跨越大气层的“太空邮差”

地面光纤跨省尚可，跨洋怎么办？墨翟早在《墨子》中提“目之所及不过十里”，可见古人也为距离犯愁。
答案：把纠缠源搬上低轨卫星。
中国“墨子号”实验记录：

1200 km星—地QKD成码率>1 kbps

双向时钟同步精度<0.5 ns

实测显示：在夜间无云条件下，误码率稳定在1%以下；白天太阳光散射导致光子背景噪声暴增，误码率飙升至15%，需要窄带滤波与空间滤波叠加。

后量子加密转换：今天为明天加一道保险

万一未来大规模量子计算机真的破解了RSA，现有银行U盾会不会一夜作废？
其实标准答案早已写好：混合证书。
微软Azure的做法：一张证书里同时携带X25519的椭圆曲线密钥与CRYSTALS-Kyber的格密码密钥。加密时两边都跑一遍，只要量子没完全攻破任何一个算法，会话就是安全的。
个人见解：未来十年我们会像双系统启动一样，传统加密+后量子加密并存过渡，直到NIST把尾巴收干净。

小白常见疑问TOP3

1. 量子通信到底要不要量子计算机？
答：不需要。QKD只用到单光子源和探测阵列，现有设备已商用，不必等容错量子计算机。
2. 能用到手机上吗？
答：2024年国盾与华为实验手机外置“量子U盘”，只有名片盒大，插入USB-C即可拨量子VoIP，但电池只够用两小时，耗电大户是单光子激光器。
3. 中国领先还是美国领先？
答：量子卫星和城域网中国布局更完整；美国在超导量子位和芯片集成有优势。引用潘建伟院士观点：“竞争是马拉松，现在只是热身。”

给新人的三条上手建议

先用开源软件如OpenQKD跑仿真，理解密钥率计算；

关注ITU-T Q系列标准草案，搞懂术语避免被广告忽悠；

买得起的玩具： *** 百元 *** 的LED + 偏振片，亲手做“可见光版BB84实验”，亲眼看到误码随偏振角变化。

《三体》说“弱小与无知不是生存的障碍，傲慢才是”。对量子通信保持好奇，比急着站队更重要。