未來以來，量子通訊將代替電磁波通訊！

量子通訊是指利用效應進行資訊傳遞的一種新型的通訊方式。量子通訊是近二十年發展起來的新型，是和資訊理論相結合的新的研究領域。量子通訊主要涉及：通訊、量子遠端傳態和量子密集等，近來這門學科已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展。高效安全的資訊傳輸日益受到人們的關注。此成為國際上和的研究熱點。

基量子通訊是什麼？

　　物理上，量子通訊可以被理解為在物理極限下，利用量子效應實現的高效能通訊。

　　量子通訊是量子資訊學的一個重要分支，是量子資訊中研究較早的領域。量子通訊具有絕對保密、通訊容量大、傳輸速度快等優點，可以完成經典通訊所不能完成的特殊任務。量子通訊可以用來構建無法破譯的金鑰系統，因此量子通訊成為當今世界關注的科技前沿。量子通訊是以量子態作為資訊元實現對資訊的有效傳送。它是繼電話和光通訊之後通訊史上的又一次革命。

　　量子通訊的基本思想主要包括兩部分：一為量子金鑰分配，二為量子態隱形傳輸。

短時間內沒有可以取代電磁波的無線通訊方式。

因為電磁波雖然有著能耗高，衰減快，速度慢，易干擾，安全性差等缺點，但是優點同樣很多，電磁波可以透過天波，地波，散射等多種方式傳播，方便靈活，覆蓋率高，具有一定的穿透性，這就是電磁波最大的優點。

而且我們人類目前的主要活動範圍僅限在地球之內，所以電磁波速度慢的弱點基本可以無視，作為短距離終端通訊的選擇足夠滿足人類生產生活的需要。

同時，針對電磁波的缺點，也有其他的通訊手段作為補充，例如光通訊，光通訊具有抗干擾能力強，速度快，資訊，安全性高攜帶量大的優勢，作為遠距離通訊，主幹節點傳輸方案非常適合。

現階段光通訊主要用於有線傳輸，無線光通訊未來的發展主要方向是鐳射傳輸，但是因為無線光通訊有方向性單一，穿透性差的缺點，同樣只能作為遠距離主幹節點的通訊方式，無法取代電磁波成為短距離終端裝置通訊的最佳選擇，但是因為鐳射通訊具有速度快，指向性好，隱蔽性強，安全可靠，某些特定環境穿透性強（例如水下）等等優點，在軍事上可能會有較大發展空間和實用性。

上面說的是現有技術條件下可以實現的通訊方式，如果說未來有什麼新的通訊方式可以取代電磁波，我認為，中微子最有可能實現對電磁波的取代。

中微子具有，能量損耗低，穿透性強（甚至可以直接穿過地球，不需要像電磁波那樣反射來反射去）速度快（接近光速）等特點，所以如果中微子通訊能夠成為現實，那將無可爭議的取代現在的電磁波通訊方式。中微子通訊的速度足夠滿足人類在太陽系內活動的需求。

未來可期的還有快子，快子是一種超光速粒子，當然以現在的技術還遠遠無法達到應用快子的水平，不過理論上，如果可以有效利用快子實現超光速通訊是很有希望的，快子通訊可以滿足人類在相鄰星系之間活動的需求。

至於再進一步，打到可以滿足人類在宇宙中自由遨遊的通訊方式，我也不知道現在還有什麼太好的設想和可能，科幻小說裡的那些猜想不能作為現實的考證。

估計很多人會說量子通訊，可以作為未來的通訊手段，其實都錯了。

人們對量子通訊不瞭解，實際上量子通訊現在只是一種加密方式，而不能作為資訊載體用來傳輸通訊資料。

現有的量子通訊是把一對糾纏狀態的兩個量子A和B分別放到不同的地方，然後觀察A，B兩個量子的運動狀態是否一致來作為密碼，保證通訊的安全性，實質上只是一種通訊前的驗證手段，實際傳輸資料還是用的電磁波方式。相當於你的手機要先用指紋解鎖，然後才能打電話，量子通訊實際是一種解鎖驗證方式，而不是通訊方式。

這是因為量子有一個最大的特點就是量子不可控性，你無法控制量子的運動，所以你只能用過觀察A，B兩個量子運動是否一致來判斷驗證安全性。因為無法控制量子的運動，你也就沒有辦法讓量子傳輸出你想要傳輸的資訊。

同時量子必須處於糾纏狀態才可以實現資訊的同步傳送，但是，如果甲想要給一個陌生人乙打電話，但是甲手裡沒有和乙發生糾纏的量子，那麼甲也就沒辦法和乙之間直接產生聯絡。

即使某一天可以控制量子的運動，實現傳輸資訊的目的，那麼量子通訊也同樣自能用於骨幹節點之間的連結，而無法滿足終端裝置靈活多變的要求，也就無法取代電磁波的作用。

所以量子的特點決定了，量子無法作為資訊的傳送載體，沒有辦法傳送具體的資訊。只能作為密碼驗證的一種手段，因為量子的不可控性，所以他們每次運動軌跡都是隨機的和唯一的，這也是量子通訊具有極高安全性的原因。

所以以目前的科學發現來看，電磁波--中微子--快子同時輔助光通訊是未來通訊技術發展的方向。

引力波通訊

2016年2月11日，鐳射干涉引力波觀測臺(LIGO)的科學家們在宣佈首次探測到引力波時，創造了歷史。

在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，透過波的形式從輻射源向外傳播，，由大質量天體的運動形成，如雙黑洞合併。在1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。

科學家發現引力波可以像電磁波一樣用來通訊

這一發現不僅開闢了一個令人興奮的研究新領域，而且為許多有趣的可能性打開了大門。

根據俄羅斯科學家團隊的一項新研究，其中一種可能性就是利用引力波傳遞資訊。

與電磁波透過天線和衛星進行通訊的方式大致相同，通訊的未來可能是基於重力的作用。

研究論文最近刊發在《古典與量子引力》中，團隊由莫斯科教育州立大學(MPSU)教授Olga Babourova領導，其成員來自莫斯科汽車與道路建設國立技術大學(MADI)和俄羅斯人民友誼大學(RUDN)。

該團隊進行了一項三階段研究，以確定GW(引力波)是否可被編碼並用於傳輸資訊。

在第一階段，他們分析了廣義仿射空間(一個獨立於向量或原點的三維代數結構)中GW的性質。類似於使用被稱為Minowski時空的四維流形來評估電磁波(和廣義相對論)的屬性。

這使得團隊可以將他們對GW的數學描述轉換成在現實空間中的描述。

在第二階段，研究人員試圖確定在波的分佈過程中各種時間函式是否會發生變化。

他們發現，波的特徵可以在源處設定，然後在第二個源處解碼不變。

第三階段，研究人員分析了他們的非測量結構引力波是否可用於編碼資訊訊號。

由此，他們確定了波的四個維度(三個空間維度和一個時間維度)，三個維度可以僅使用一個函式來編碼資訊訊號，而第四個可以使用兩個函式來編碼。

正如Nina V. Markova——C.M.的助理教授、Nikolsky數學研究所、RUDN的工作人員和該研究的共同作者——在最近的RUDN新聞稿中總結道：“我們發現非對稱性波能夠像最近發現的曲率波一樣傳輸資料，因為它們包含可以在這種波源中編碼的延遲時間的任意函式(與電磁波完美類比)。”

總的來說，該團隊證明，基於他們的數學表示，有一些引力波的函式在波分佈過程中保持不變。

這意味著可以對這些波中的資訊進行編碼，就像我們超過一個世紀以來一直使用著的透過無線電訊號傳輸編碼資訊的電磁波一樣

。

因此，如果科學家能夠開發出一種將資訊結合到引力波源中的方法，他們就可以將其傳播到太空中的任何一點而不會發生變化。

這將對空間通訊產生巨大影響，衛星和未來空間站可利用無線電，光學和/或引力波訊號傳輸資訊。

中微子通訊

1933年，著名的奧地利物理學家沃夫根.泡利在研究原子核工業反應時，發現了一些能量的神秘丟失。於是，經過研究，他提出了“中微子”假說。第二次世界大戰的爆發，使他的這項研究中斷了。直到1956年，人們終於透過實驗證明了中微子的存在，核衰變過程中能量丟失之謎也便真相大白了。

實際上，中微子也與質子、電子一樣，是構成原子的基本粒子之一。只不過它的質量很輕，連電子的萬分之一都抵不上，而且呈現中性。它與其他粒子之間只存在微弱的相互作用力，而不存在電磁力的作用。中微子還具有其他基本粒子所不具備的那股“鑽”勁。它可以像《封神榜》中的土行孫那樣，神不知、鬼不覺地鑽入地下，連碩大的地球也不在話下，可以把地球穿個透。由於中微子與其他組成物質的基本粒子之間相互作用力很弱，因而它在行進過程中的能量損耗也甚微。如果設想讓它沿地球直徑穿越地球，其能量損耗只有一百億分之一。此外，它還能潛身海底，遨遊太空，出入於厚碩無比的金屬牆，真是所向披靡，如入無人之境。

中微子的上述特性被揭示後，立即引起了通訊專家們的注意。他們認為，利用中微子進行通訊比利用電磁波更加優越。因為，在高山、海洋的阻攔面前，電磁波便會顯得軟弱無力，而中微子毫不在乎。目前，尚存在一些因受自然條件影響，無線電不能光顧的地區。這些聽不到廣播，看不到電視節目的地區，通稱為“盲區”。中微子通訊的實用化,將會給這些地區帶來福音。中微子通訊是利用中微子運載資訊的一種通訊方式。中微子是一種質量極小，又不帶電的中性基本微粒。它能以近光速進行直線傳播，並極易穿透鋼鐵、海水，以至整個地球，而本身能量損失很少，因此是一種十分誘人的理想資訊載體。早在1956年，歐美學者透過複雜的核反應實驗，證明中微子確實存在。上世紀70年代以後，科學家對中微子通訊產生了極大的興趣，美科學家將中微子加速器產生的中微子束，傳送至遠隔千山萬水的另一端接收裝置中，結果成功地感測到了穿山涉水而來的中微子訊號。80年代，前蘇聯和美國進行了中微子通訊的試驗，獲得了成功。1984年美國一海軍基地的一艘核潛艇做水下環球潛行時，正是採用中微子通訊保證了聯絡。迄今確認的中微子有電子中微子和m介子中微子。科學家分別進行的海下、地下種種試驗，使中微子通訊初顯端倪。

量子通訊

所謂量子通訊是指利用量子糾纏效應進行資訊傳遞的一種新型的通訊方式，是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。

光量子通訊主要基於量子糾纏態的理論，使用量子隱形傳態（傳輸）的方式實現資訊傳遞。光量子通訊的過程如下：事先構建一對具有糾纏態的粒子，將兩個粒子分別放在通訊雙方，將具有未知量子態的粒子與傳送方的粒子進行聯合測量（一種操作），則接收方的粒子瞬間發生坍塌（變化），坍塌（變化）為某種狀態，這個狀態與傳送方的粒子坍塌（變化）後的狀態是對稱的，然後將聯合測量的資訊透過經典通道傳送給接收方，接收方根據接收到的資訊對坍塌的粒子進行么正變換（相當於逆轉變換），即可得到與傳送方完全相同的未知量子態。

經典通訊較光量子通訊相比，其安全性和高效性都無法與之相提並論。安全性-量子通訊絕不會“洩密”，其一體現在量子加密的金鑰是隨機的，即使被竊取者截獲，也無法得到正確的金鑰，因此無法破解資訊；其二，分別在通訊雙方手中具有糾纏態的2個粒子，其中一個粒子的量子態發生變化，另外一方的量子態就會隨之立刻變化，並且根據量子理論，宏觀的任何觀察和干擾，都會立刻改變數子態，引起其坍塌，因此竊取者由於干擾而得到的資訊已經破壞，並非原有資訊。高效，被傳輸的未知量子態在被測量之前會處於糾纏態，即同時代表多個狀態，例如一個量子態可以同時表示0和1兩個數字， 7個這樣的量子態就可以同時表示128個狀態或128個數字：0~127。光量子通訊的這樣一次傳輸，就相當於經典通訊方式的128次。可以想象如果傳輸頻寬是64位或者更高，那麼效率之差將是驚人的。