量子通信原理與技術（簡體書）

《信息科學與工程系列專著：量子通信原理與技術》是關於量子通信原理與技術的專著，對國內外近年來該領域的研究成果和作者自身研究成果進行了總結。全書由12章組成，遵循“量子力學基礎一量子信息論一量子通信協議一實現量子通信所涉及的關鍵技術一典型量子通信系統舉例一量子通信技術發展展望”的主線，詳細介紹量子通信的基本原理和關鍵實現技術。主要內容有：緒論，量子力學基礎，量子信息的基本概念，量子信息論簡介，量子通信協議，量子信號產生技術，量子信號調製技術，量子信號探測技術，量子中繼技術，量子網絡技術，典型量子通信系統和量子通信發展展望。
《信息科學與工程系列專著：量子通信原理與技術》可供從事量子信息、量子通信、信息與通信工程、密碼學等專業或其他對量子通信感興趣的科技人員參考，還可作為上述專業高年級本科生或研究生的教材或參考書。．

《信息科學與工程系列專著:量子通信原理與技術》全面系統地介紹了量子通信的原理和一些關鍵技術，可供從事量子信息、量子通信、信息與通信工程、密碼學等專業或其他對量子通信感興趣的科技人員參考，還可作為上述專業高年級本科生或研究生的教材或參考書。

第1章 緒論
1.1 量子力學發展歷史回顧
1.1.1 黑體輻射與普朗克的能量子假說
1.1.2 光電效應與愛因斯坦的光量子理論
1.1.3 玻爾的舊量子論
1.1.4 德．布羅意的物質波
1.1.5 波動力學和矩陣力學
1.2 量子信息學的研究範疇
1.2.1 量子計算
1.2.2 量子通信
1.3 量子通信的發展現狀
參考文獻

第2章 量子力學基礎
2.1 量子力學公設
2.1.1 狀態空間
2.1.2 力學量
2.1.3 量子態的演化
2.1.4 量子測量
2.1.5 複合系統
2.2 純態與混合態
2.2.1 混合態的定義與描述
2.2.2 混合態的動力學方程與測量
2.2.3 約化密度矩陣
2.2.4 Schmidt分解與混合態的純化
2.3 光場的量子化
2.3.1 麥克斯韋方程的量子化
2.3.2 光子數態
2.3.3 相干態
2.3.4 壓縮態
參考文獻

第3章 量子信息的基本概念
3.1 量子比特
3.1.1 經典比特
3.1.2 量子比特定義與表示
3.1.3 量子比特的物理實現舉例
3.2 量子糾纏
3.2.1 量子糾纏態
3.2.2 連續變量糾纏
3.2.3 EPR佯謬與Bell不等式
3.3 量子信息特性
3.3.1 非正交量子態的不可區分性
3.3.2 未知量子態的不可克隆性
3.3.3 海森堡不確定性原理
參考文獻

第4章 量子信息論簡介
4.1 量子信息測度
4.1.1 經典香農熵
4.1.2 量子馮．諾依曼熵
4.1.3 量子保真度
4.1.4 可訪問的最大信息
4.2 量子信源編碼
4.2.1 經典信源編碼定理
4.2.2 量子信源編碼定理
4.3 量子噪聲理論
4.3.1 開放量子系統的動力學
4.3.2 典型的量子噪聲信道模型
4.4 量子信道編碼
4.4.1 經典噪聲信道編碼定理
4.4.2 量子噪聲信道編碼定理
4.4.3 量子單一界
參考文獻

第5章 量子通信協議
5.1 基於糾纏光子信號的量子通信協議
5.1.1 量子隱形傳態通信協議
5.1.2 量子密集編碼通信協議
5.1.3 Ekert91量子通信協議
5.2 基於單光子信號的量子通信協議
5.2.1 BB84量子通信協議
5.2.2 892協議及六態量子通信協議
5.2.3 誘騙態量子通信協議
……
第6章 量子信號的產生技術
第7章 量子信號的調製技術
第8章 量子信號的探測技術
第9章 量子中繼技術
第10章 量子通信網絡技術
第11章 典型的量子通信系統
第12章 量子通信發展展望

附錄A 線性代數相關知識
附錄B 本書中涉及的重要縮寫詞．

在具體的量子通信系統中，還存在著其他的實際問題，比如信道的衰減、雜散光的干擾、探測器的暗計數，等等。因此，除了要選取合適的信號光波長減少大氣的衰減、通過濾波片盡可能濾除雜散光、選用探測效率高暗計數低的探測器外，還要求糾纏源的亮度至少要達到某一水平，否則信號就會被噪聲完全淹沒。而在信噪比足夠的情況下，則可以考慮犧牲部分亮度，換取足夠的糾纏性能。通常的實驗中，p選在0.01～0.2之間。現在世界上用于自由空間量子通信的糾纏源最亮已經可以達到每秒產生1M量級對光子對的水平。在本書的第11章將介紹具體的基于糾纏光子對的量子通信系統，使讀者對現有糾纏光子對的應用情況有一個形象的理解。整體來看，自由空間通信是基于望遠鏡系統進行信號的發射后接收的，需要面對很多環境的問題，而且自由空間通信中發射裝置和接收裝置的穩定性也是一個需要特別考慮的問題。因此，自由空間通信中對于糾纏源的亮度以及性能要求要比光纖通信更高。然而，要實現全球化的量子通信，基于衛星的自由空間通信方案是必然的選擇，因此自由空間通信中所面臨的諸多困難都值得努力攻克。一個亮度高、質量好、穩定性強的糾纏源則是遠程量子通信成功的基礎。