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量子資訊是以量子力學基本原理為基礎，把量子系統「狀態」所帶有的物理資訊，進行計算、編碼和資訊傳輸的全新資訊方式。

量子資訊最常見的單位是為量子位元（qubit）—— ... 量子資訊 維基百科，自由的百科全書 跳至導覽 跳至搜尋 量子資訊是以量子力學基本原理為基礎，把量子系統「狀態」所帶有的物理資訊，進行計算、編碼和資訊傳輸的全新資訊方式[1]。

量子資訊最常見的單位是為量子位元（qubit）——也就是一個只有兩個狀態的量子系統。

然而不同於古典數位狀態（其為離散），一個二狀態量子系統實際上可以在任何時間為兩個狀態的疊加態，這兩狀態也可以是本徵態。

目次 1基礎 1.1重大發現 1.2相干特性 2領域 2.1量子通信 2.2量子計算 2.3量子雷達 2.4量子博弈 3參考來源 4參考文獻 5延伸閱讀 6參見 7外部連接 基礎[編輯] 參見：量子力學和量子力學入門 重大發現[編輯] 主條目：量子資訊學 1927年，海森堡發現在測量粒子動量和位置的時候會導致h/4π的誤差（兩者誤差相乘）。

測量時位置的誤差越小，動量的誤差就會變得相當大。

而h/4π就是這個誤差的下限（也就是說兩者誤差的乘積大於等於h/4π）。

這一結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象。

1984年，查爾斯·貝內特（CharlesBennett）與吉勒·布拉薩（GillesBrassard）提出一種量子密分碼發協定，後被稱為BB84協定[2]。

1994年，數學家彼得·秀爾發現針對整數分解的秀爾演算法（Shor演算法）。

2001年，IBM使用NMR實做的量子計算機以及7個量子位元展示了秀爾演算法的實例，將15分解成3×5[3]。

相干特性[編輯] 主條目：量子相干性和量子糾纏 EPR實驗假設一個零自旋中性π介子衰變成一個電子與一個正電子，這兩個衰變產物各自朝著相反方向移動，雖然彼此之間相隔一段距離，它們仍舊會發生量子糾纏現象。

由於量子相干性，量子位元在測量過程中會表現出與經典情況完全不同的行為[4]。

測量儀器與被測系統的相互作用會引起所謂的波包塌縮。

這時相干性將被徹底破壞，即發生了所謂的量子退相干[5]。

量子糾纏是多位元系統特有的量子性質。

兩個位元的量子系統不僅有經典系統中的4種不同的狀態，並且可以處在非平凡的雙粒子相干疊加態（量子糾纏態）上，這構成了量子通訊的物理基礎[1]。

領域[編輯] 量子通訊[編輯] 主條目：量子密碼學和量子隱形傳態 美國在2005年建成了DARPA量子網路絡[6][7]，連接美國BBN公司、哈佛大學和波士頓大學3個節點。

中國在2008年研製了20km級的3方量子電話網路[8][9][10]。

2009年構建了一個4節點全通型量子通訊網路[11]，大大提高了安全通訊的距離和金鑰產生速率，同時保證了絕對安全性[12][13][14][15]。

同年，「金融資訊量子通訊驗證網」在北京正式開通，是世界上首次將量子通訊技術應用於金融資訊安全傳輸。

2014年中國遠端量子金鑰分發系統的安全距離擴充至200公里，重新整理世界紀錄[16]。

2016年8月16日，中國發射一顆量子科學實驗衛星「墨子號」，連接地面光纖量子通訊網路[17][18]，並力爭在2030年建成20顆衛星規模的全通型量子通訊網。

量子計算[編輯] 主條目：量子計算 量子電腦由包含有導線和基本量子門的量子線路構成，導線用於傳遞量子資訊，量子門用於操作量子資訊[19]。

2015年5月，IBM在量子運算上取得兩項關鍵性突破，開發出四量子位原型電路（FourQuantumBitCircuit），成為未來10年量子電腦基礎。

另外一項是，可以同時發現兩項量子的錯誤型態，分別為Bit-Flip（位元翻轉）與Phase-Flip（相位翻轉），不同於過往在同一時間內只能找出一種錯誤型態，使量子電腦運作更為穩定。

[20]2016年8月，美國馬里蘭大學學院市分校發明世界上第一台由5量子位元組成的可程式化量子電腦[21][22]。

量子雷達[編輯] 主條目：量子雷達 量子雷達屬於一種新概念雷達，是將量子資訊科技引入經典雷達探測領域，提升雷達的綜合效能[23]。

量子雷達具有探測距離遠、可辨識和分辨隱身平台及武器系統等突出特點，未來可進一步應用於飛彈防禦和空間探測，具有極其廣闊的應用前景[24]。

根據利用量子現象和光子發射機制的不同，量子雷達主要可以分為三個類別：一是量子雷達發射非糾纏的量子態電磁波；二是量子雷達發射糾纏的量子態電磁波；三是雷達發射經典態的電磁波[25]。

2008年美國麻省理工學院的Lloyd教授首次提出了量子遠程探測系統模型。

2013年義大利的Lopaeva博士在實驗室中達成量子雷達成像探測，證明其有實戰價值的可能性[26]。

中國首部基於單光子檢測的量子雷達系統由中國電科14所研製，中國科學技術大學、中國電科27所以及南京大學協同運作完成[27]。

不過專家表示，量子雷達想要實現工程化可能還有比較漫長的路要走[28]。

量子博弈[編輯] 量子博弈（英語：Quantumgametheory）是Eisert等人在1999年提出的，遊戲者可以利用量子規律擺脫所謂的囚徒困境[1]，防止某一玩家因背叛而獲利[29]。

參考來源[編輯] ^1.01.11.2量子信息简介(PDF).中國科學院物理研究所.[2016-09-27].（原始內容(PDF)存檔於2016-10-01）.  ^C.H.BennettandG.Brassard.Quantumcryptography:Publickeydistributionandcointossing(PDF).InProceedingsofIEEEInternationalConferenceonComputers,SystemsandSignalProcessing,(紐約).1984,175:8[2016-08-22].（原始內容(PDF)存檔於2016-03-04）.  ^Vandersypen,LievenM.K.;Steffen,Matthias;Breyta,Gregory;Yannoni,CostantinoS.;Sherwood,MarkH.&Chuang,IsaacL.,ExperimentalrealizationofShor's量子factoringalgorithmusingnuclearmagneticresonance,Nature,2001,414(6866):883–887,doi:10.1038/414883a . ^O'Connell,A.D.;Hofheinz,M.;Ansmann,M.;Bialczak,R.C.;Lenander,M.;Lucero,E.;Neeley,M.;Sank,D.&Wang,H.Quantumgroundstateandsingle-phononcontrolofamechanicalresonator.Nature.2010,464(7289):697–703.Bibcode:2010Natur.464..697O.PMID 20237473.doi:10.1038/nature08967.  ^MaximilianA.Schlosshauer.DecoherenceAndtheQuantum-To-ClassicalTransition.SpringerScience&BusinessMedia.1January2007.ISBN 978-3-540-35773-5.  ^（英文）C.Elliott,「Buildingthequantumnetwork」,NewJ.Phys.4,46(2002). ^（英文）C.Elliott,A.Colvin,D.Pearson,O.Pikalo,J.Schlafer,andH.Yeh,CurrentstatusoftheDARPAQuantumNetwork,QuantumInformationandComputationIII,E.J.Donkor,A.R.Pirich,andH.E.Brandt,eds.,Proc.SPIE5815,138--149(2005). ^T.-Y.Chen,H.Liang,Y.Liu,W.-Q.Cai,L.Ju,W.-Y.Liu,J.Wang,H.Yin,K.Chen,Z.-B.Chen,C.-Z.Peng,andJ.-W.Pan,「Fieldtestofapracticalsecurecommunicationnetworkwithdecoy-statequantumcryptography」,Opt.Exp.17,6540-6549(2009).[1]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）於2010年4月1日查閱 ^Chinacreatesquantumnetwork.PhysicsWorldJune2009p.11(2009) ^QuantumPhoneCalls,Science324,568(2009) ^潘建偉科研團隊。

[2]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）於2010年4月1日查閱 ^（英文）W.-Y.Hwang,「Quantumkeydistributionwithhighloss:towardglobalsecurecommunication」,Phys.Rev.Lett.91,057901(2003). ^（英文）X.-B.Wang,「Beatingthephoton-number-splittingattackinpracticalquantumcryptography」,Phys.Rev.Lett.94,230503(2005). ^（英文）H.-K.Lo,X.Ma,andK.Chen,「Decoystatequantumkeydistribution」,Phys.Rev.Lett.94,230504(2005). ^世界首個全通型量子通訊網路落戶中科大。

《科技日報》，存档副本.[2016-06-27].（原始內容存檔於2010-04-14）. 於2010年4月1日查閱 ^中国量子密钥分发安全距离创纪录.[2016-08-22].（原始內容存檔於2014-11-29）.  ^世界第一個量子衛星！中國7月首射掀起通訊新革命.ETtoday新聞雲.2016年5月26日[2016-06-27].（原始內容存檔於2016-06-25）.  ^我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”.2016-08-16[2016-08-16].（原始內容存檔於2016-08-15）.  ^郭光燦.量子資訊概論（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） ^[3]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），iThome新聞，2015年5月1日 ^全球首台可编程量子计算机在美国诞生.搜狐新聞.[2016-08-05].（原始內容存檔於2017-03-05）.  ^Debnath,S.;Linke,N.M.;Figgatt,C.;Landsman,K.A.;Wright,K.;Monroe,C.Demonstrationofasmallprogrammablequantumcomputerwithatomicqubits.Nature.2016-08-04,536:63–66[2016-08-22].doi:10.1038/nature18648.（原始內容存檔於2019-07-01）（英語）.  ^中国量子雷达研制成功有哪些技术优势.騰訊新聞.觀察者網.2016-09-07[2016-09-27].（原始內容存檔於2020-04-02）.  ^張文.中国量子雷达研发获突破隐身战机“克星”将至.中國新聞網.解放軍報.2016年9月22日[2016-09-27].（原始內容存檔於2020-04-02）.  ^鐵流.中国量子雷达研制成功有哪些技术优势.觀察者.2016-09-07[2016-09-27].（原始內容存檔於2020-08-11）.  ^鳳凰衛視-神秘量子雷達.[2016-09-27].（原始內容存檔於2019-05-02）.  ^賈婧.中国研制成功首部量子雷达.科學網.科技日報.2016-09-14[2016-09-27].（原始內容存檔於2020-12-01）.  ^专家：量子雷达还不成熟对付F35要靠现有装备.鳳凰軍事.環球時報.2016年9月25日[2016-09-27].（原始內容存檔於2020-04-02）.  ^SimonC.BenjaminandPatrickM.Hayden,Multiplayerquantumgames,PhysicalReviewA,13August2001,64(3):030301,Bibcode:2001PhRvA..64c0301B,arXiv:quant-ph/0007038 ,doi:10.1103/PhysRevA.64.030301 ,arXiv:quant-ph/0007038（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 參考文獻[編輯] VlatkoVedral:Introductiontoquantuminformationscience.OxfordUniv.Pr.,Oxford2006,ISBN0-19-921570-7 DirkBouwmeester:Thephysicsofquantuminformation–quantumcryptography,quantumteleportation,quantumcomputation.Springer,Berlin2001,ISBN3-540-66778-4 DieterHeiss:Fundamentalsofquantuminformation–quantumcomputation,communication,decoherenceandallthat.Springer,Berlin2002,ISBN3-540-43367-8 DagmarBruss,GerdLeuchs:Lecturesonquantuminformation.Wiley-VCH,Weinheim2007,ISBN978-3-527-40527-5 БауместерД.,ЭкертА.,ЦайлингерА.Физикаквантовойинформации.М.:Постмаркет,2002.376с.（俄文） БелокуровВ.В.,ТимофеевскаяО.Д.,ХрусталевО.А.Квантоваятелепортация —обыкновенноечудо.Ижевск:РХД,2000.172с.（俄文） НильсенМ.,ЧангИ.Квантовыевычисленияиквантоваяинформация.М.:Мир,2006.824с.（俄文） ПрескиллДж.РХД,2008.464с.ISBN978-5-93972-651-1（俄文） ХолевоА.С.Введениевквантовуютеориюинформации.М.:МЦНМО,2002.128с.ISBN5-94057-017-8（俄文） ХренниковА.Ю.Введениевквантовуютеориюинформации.М.:Физматлит,2008.284с.ISBN978-5-9221-0951-2（俄文） Квантоваякриптография:идеиипрактика/подред.С. Я. Килина,Д. Б. Хорошко,А. П. Низовцева. —Мн.,2008. —392с.（俄文） KilinS.Ya.Quantaandinformation/Progressinoptics. —2001. —Vol.42. —P.1-90.（俄文） КилинС.Я.Квантоваяинформация/УспехиФизическихНаук. —1999. —Т.169. —C.507—527.[4]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（俄文） 延伸閱讀[編輯] CharlesH.BennettandPeterW.Shor,"QuantumInformationTheory,"IEEETransactionsonInformationTheory,Vol44,pp2724–2742,Oct1998 GreggJaeger'sbookonQuantumInformation(publishedbySpringer,NewYork,2007,ISBN 0-387-35725-4) LecturesattheInstitutHenriPoincaré(slidesandvideos) InternationalJournalofQuantumInformation（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）WorldScientific QuantumInformationProcessing（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）Springer MichaelA.Nielsen,IsaacL.Chuang,"QuantumComputationandQuantumInformation"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） J.Watrous,TheTheoryofQuantumInformation(CambridgeUniv.Press,2018).Freelyavailableat[5]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） JohnPreskill,CourseInformationforPhysics219/ComputerScience219QuantumComputation,Caltech[6]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） MasahitoHayashi,"QuantumInformation:AnIntroduction"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） MasahitoHayashi,"QuantumInformationTheory:MathematicalFoundation"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） CharlesH.Bennett,PeterW.Shor,"QuantumInformationTheory"[7]（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）Template:CiteSeerX Wilde,MarkM.,QuantumInformationTheory,CambridgeUniversityPress,2017,Bibcode:2011arXiv1106.1445W,arXiv:1106.1445 ,doi:10.1017/9781316809976.001  VlatkoVedral,"IntroductiontoQuantumInformationScience"（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Weedbrook,Christian;Pirandola,Stefano;García-Patrón,Raúl;Cerf,NicolasJ.;Ralph,TimothyC.;Shapiro,JeffreyH.;Lloyd,Seth.Gaussianquantuminformation.ReviewsofModernPhysics.2012,84(2):621–669.Bibcode:2012RvMP...84..621W.arXiv:1110.3234 .doi:10.1103/RevModPhys.84.621.  參見[編輯] 資訊理論 量子力學詮釋 量子電腦 量子引力 量子資訊科學 外部連接[編輯] ВалиевК.А.Квантоваяинформатика:компьютеры,связьикриптографияВестникРАН.Том70.N.8.(2000)с.688-695.（俄文） 閱論編量子資訊基礎 量子計算 量子位元 量子三位元 量子線路 量子電腦 量子資訊 量子通訊 量子隱形傳態 量子密碼學 量子密鑰 密集編碼 量子演算法 杜其–約薩演算法 格羅弗演算法 量子傅立葉變換 秀爾演算法 量子複雜性理論 QTM(量子圖靈機) BQP QMA（英語：QMA） PostBQP（英語：PostBQP） EQP（英語：EQP） 其他 量子退相干 量子糾纏 環境誘導超選擇 量子糾錯 量子隨機漫步 量子電腦的物理實現 核磁共振量子電腦 液態核磁共振量子電腦 固態核磁共振量子電腦 光子量子電腦 線性光學量子電腦 非線性光學量子電腦 同調態量子電腦 離子阱量子電腦 美國國家標準局式 奧地利式 矽基量子電腦 肯氏量子電腦 超導體量子電腦 電荷量子位元 通量量子位元 混合量子位元 Category ·Portal:物理學 ·Commons 閱論編量子力學 入門 數學表述 歷史 背景 入門 歷史 量子力學時間軸（英語：Timelineofquantummechanics） 經典力學 舊量子論 基本量子力學詞彙表（英語：Glossaryofelementaryquantummechanics） 基礎 狄拉克符號 互補原理 密度矩陣 能級 基態 激發態 簡併能級 零點能量 量子纏結 哈密頓算符 干涉 量子退相干 量子測量 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分類：​量子信息信息技術隱藏分類：​CS1英語來源(en)含有英語的條目包含NDL標識符的維基百科條目使用ISBN魔術連結的頁面 導覽選單 個人工具 沒有登入討論貢獻建立帳號登入 命名空間 條目討論 臺灣正體 不转换简体繁體大陆简体香港繁體澳門繁體大马简体新加坡简体臺灣正體 查看 閱讀編輯檢視歷史 更多 搜尋 導航 首頁分類索引特色內容新聞動態近期變更隨機條目資助維基百科 說明 說明維基社群方針與指引互助客棧知識問答字詞轉換IRC即時聊天聯絡我們關於維基百科 工具 連結至此的頁面相關變更上傳檔案特殊頁面靜態連結頁面資訊引用此頁面維基數據項目 列印/匯出 下載為PDF可列印版 其他專案 維基共享資源 其他語言 العربيةБългарскиবাংলাCatalàDeutschEnglishفارسیSuomiFrançaisहिन्दीBahasaIndonesia日本語ਪੰਜਾਬੀPolskiPortuguêsРусскийSvenskaУкраїнська 編輯連結