2025公共基礎知識科技考點——量子通信的“秘密”
在歷年事業(yè)單位的考試中,科技知識是重點考察的知識之一,主要考察考生對于科技知識的了解和掌握程度。量子通信是當今社會的熱點話題,考試會涉及量子通信多個方面的知識點。下面是一些關于量子通信知識的重點展示,幫助大家促進科技部分的學習。
一、量子定義
量子是一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,那么稱該最小的單位為量子。量子是一個整體概念,它指的是研究對象的最基本單元。它最早是由德國物理學家M·普朗克在1900年提出的。
二、量子通信的基本原理
量子力學原理:量子通信基于量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理,提供了無法被竊聽和計算破解的安全性。
不確定性原理(海森堡測不準原理):在量子力學里,不確定性原理表明,粒子的位置與動量不可同時被確定,位置的不確定性與動量的不確定性遵守不等式。
不可克隆定理:量子力學中對任意一個未知的量子態(tài)進行完全相同的復制的過程是不可實現(xiàn)的,該定理可以通過反證法基于量子態(tài)的疊加原理證得。
三、量子通信的主要形式
量子密鑰分發(fā)(QKD):量子密鑰分發(fā)是量子密碼學中最先實用化的應用。它利用量子系統(tǒng)來進行信息的制備、傳輸、接收以及提純,以得到物理原理上不會被別人竊取的安全對稱密鑰。QKD產(chǎn)生的密鑰結合一次一密方案(已被嚴格證明的安全的傳統(tǒng)加密方法)就能信息的安全傳輸。
量子隱形傳態(tài):基于量子糾纏對分發(fā)與貝爾態(tài)聯(lián)合測量,實現(xiàn)量子態(tài)的信息傳輸。然而,量子態(tài)信息的測量和確定仍需要現(xiàn)有通信技術的輔助。目前,量子隱形傳態(tài)的技術仍處于理論研究和實驗探索階段,距離實用化尚有較大差距。
四、量子通信的優(yōu)勢
高度安全性:量子通信通過量子態(tài)傳輸實現(xiàn)信息的傳輸和加密,具有極高的安全性,可以有效地抵御黑客攻擊和竊聽行為。
信息傳輸速度快:量子通信利用量子疊加態(tài)和糾纏效應進行信息傳遞,理論上可以實現(xiàn)比經(jīng)典通信更快的信息傳輸速度。
五、量子通信的應用領域
通信:由于量子通信具有不可破解的特性,可以用于軍事、政治、商業(yè)等領域的通信安全。
量子計算:量子通信可以為量子計算提供必要的信息交換手段,加速量子計算的速度,解決傳統(tǒng)計算機難以處理的復雜問題。
光子雷達:量子通信技術還可以應用于光子雷達,該技術可以實現(xiàn)辨率成像和隱身探測等功能,對軍事、航空、航天等領域具有重要意義。
量子傳感器:利用量子糾纏和測量等技術,可以實現(xiàn)高靈敏度、高精度的傳感器,可用于測量地震、地磁、電磁等各類物理量,有著廣泛的應用前景。
六、量子通信的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來,隨著量子通信技術的發(fā)展和成熟,其產(chǎn)業(yè)化和實用化進程也在加速推進。例如,中國科學技術大學牽頭承建的國家量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”項目已經(jīng)取得了顯著進展,為全球量子通信技術的發(fā)展樹立了標桿。
量子通信作為一種新型的通信技術,具有高度的安全性和信息傳輸速度等優(yōu)勢,是未來通信領域的重要發(fā)展方向之一。
案例展示:考試中主要考察量子通信的優(yōu)點
例1:(單選題)下列哪項不是量子通信的主要優(yōu)點?
A.
B. 通信容量小
C. 傳輸速度快
D. 安全性高
【答案】B。解析:量子通信具有、通信容量大、傳輸速度快等優(yōu)點,可以完成經(jīng)典通信所不能完成的特殊任務。因此,通信容量小不是量子通信的優(yōu)點。因此,正確答案是B。
案例展示:考試中主要考察量子通信的安全性
例2:(單選題)哪種原理了量子通信的安全性?
A. 相對論原理
B. 牛頓力學原理
C. 量子力學的不確定性原理
D. 電磁學原理
【答案】C。解析: 量子通信的安全性主要基于量子力學的不確定性原理和不可克隆定理。不確定性原理表明粒子的位置和動量不可同時被確定,而不可克隆定理則表明無法復制一個未知的量子態(tài)。,因此正確答案是C。
案例展示:考試中主要考察量子通信領域重要成就
例3:(單選題)中國在量子通信領域取得了哪些重要成就?
A. 發(fā)射了全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”
B. 建立了全球首條量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”
C. 實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)
D. 以上都是
【答案】D。解析:中國在量子通信領域取得了多項重要成就,包括發(fā)射了全球首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”、建立了全球首條量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”以及實現(xiàn)了千公里級的星地雙向量子糾纏分發(fā)等。因此,正確答案是D。
(責任編輯:李明)
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