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第1章 绪论——浩瀚宇宙中的量子通信1

1.1关于宇宙的基本概念1

1.1.1关于宇宙的基本定义1

1.1.2宇宙的基本层次结构2

1.1.3关于太阳系2

1.1.4关于我们生活的地球7

1.2关于通信的基本概念12

1.2.1通信的定义12

1.2.2通信的分类12

1.3物质的基本概念13

1.3.1一般物质的定义13

1.3.2物质状态的变化13

1.4普通物质（正物质）及其相应的通信形式14

1.4.1正物质的定义与组成14

1.4.2正物质的基本性质15

1.4.3正物质所遵守的守恒定律16

1.4.4正物质相应的通信形式20

1.5反物质及其相应的通信形式21

1.5.1反物质的定义与组成21

1.5.2反物质的基本性质22

1.5.3反物质相应的通信形式22

1.5.4反物质的其他应用22

1.6暗物质载体及其相应的通信形式23

1.6.1暗物质的定义与组成24

1.6.2暗物质的分类与基本性质24

1.6.3暗物质与普通物质的巨大差别25

1.6.4暗物质相应的通信形式25

1.7黑洞及其相应的通信形式26

1.7.1黑洞的基本概念27

1.7.2黑洞的形成与演化过程28

1.7.3黑洞的分类29

1.7.4黑洞的基本特征30

1.7.5人造黑洞的研究31

1.7.6黑洞的应用31

1.8暗能量及其相应的通信形式32

1.8.1暗能量的基本概念32

1.8.2暗能量存在的依据32

1.8.3暗能量相应的通信形式33

1.9白洞及其相应的通信形式33

1.9.1白洞的基本概念33

1.9.2白洞的主要性质34

1.9.3白洞与黑洞的关系34

1.10相关的专有名词解释35

1.11量子通信技术在探索浩瀚宇宙奥秘中的地位37

1.11.1光通信技术在探索浩瀚宇宙奥秘中的局限性37

1.11.2中微子通信技术在探索浩瀚宇宙奥秘中的局限性38

1.11.3量子通信技术在探索浩瀚宇宙奥秘中的独特作用38

第2章 量子通信所采用的量子技术40

2.1相对论的有关知识40

2.1.1相对论的基本概念40

2.1.2关于狭义相对论知识40

2.1.3关于广义相对论知识42

2.2量子力学的有关知识43

2.2.1量子力学的基本概念43

2.2.2量子力学涉及到的重要理论定理45

2.2.3量子力学涉及到的重要现象46

2.2.4量子力学在各领域中的应用48

2.2.5量子力学的局限性49

2.2.6量子力学与经典力学的主要区别50

2.2.7量子力学与相对论的关系51

2.3通信的信息载体51

2.3.1一般通信系统的信息载体51

2.3.2基本粒子信息载体51

2.3.3以基本粒子作为信息载体的几类通信53

2.4作为信息载体的光量子54

2.4.1什么是光量子54

2.4.2光量子的属性特征55

2.4.3光量子的内部结构55

2.5光波、光量子与信息载体56

2.5.1光子、电子、波粒二象性56

2.5.2光量子承载信息的能力57

2.6量子技术的发展简史58

2.7量子保密技术60

2.8量子技术的应用61

2.8.1量子技术在工业领域中的应用62

2.8.2量子技术在农牧业领域中的应用63

2.8.3量子技术在金融领域中的应用65

2.8.4量子技术在安全保密系统中的应用66

2.8.5量子技术在医学领域中的应用66

2.8.6量子技术在测量领域中的应用67

2.8.7量子技术在量子化学领域中的应用68

2.8.8量子技术在信息领域中的应用69

2.8.9量子技术在航天领域中的应用70

2.8.10量子技术在计算机领域中的应用70

2.9量子技术的相关名词解释71

2.9.1量子科技71

2.9.2量子网络71

2.9.3量子计算72

2.9.4量子计算机72

2.9.5量子货币72

第3章 量子通信的基本概念73

3.1绪论73

3.1.1概述74

3.1.2什么是量子通信74

3.1.3量子通信的分类75

3.1.4量子通信的工作原理76

3.2量子通信系统的组成77

3.3量子通信的发展简史77

3.4量子通信的关键技术79

3.4.1光子计数技术80

3.4.2量子无破坏测量技术85

3.4.3亚泊松态激光器的研制技术92

3.5量子通信的特点与优越性94

3.5.1量子通信克服了现行光通信的局限性94

3.5.2量子通信安全保密性能极好94

3.5.3量子通信可应用于深海安全通信94

3.5.4量子通信可应用于构建超光速信息网络94

3.5.5量子通信可实现超光速通信95

3.5.6量子通信可用于浩瀚宇宙中超长距离通信95

3.6量子通信系统实验装置95

3.7量子密码通信研究进展97

3.8相关名词解释98

3.8.1量子98

3.8.2量子通信98

3.8.3量子保密通信98

3.8.4量子密码术99

3.8.5量子纠缠99

3.8.6量子隐形传态100

3.8.7基本粒子量子重叠与牵连101

3.8.8量子编程102

3.8.9量子因特网102

3.8.10量子压缩态102

3.8.11量子信息科学103

3.8.12量子测量103

3.9世界各国量子通信的开发104

3.10量子通信的发展美好前景105

第4章 量子通信的系统网络组成及主要性能106

4.1无线光通信系统网络组成及主要性能106

4.1.1无线光通信系统网络的组成106

4.1.2无线光通信的系统网络原理框图107

4.1.3无线光通信系统网络的主要性能参数108

4.2量子通信系统网络组成及主要性能112

4.2.1量子通信系统网络的组成112

4.2.2量子通信系统网络的原理框图112

4.2.3量子通信系统网络的主要性能参数112

4.2.4量子通信系统网络采用的关键器件技术性能参数113

4.3量子通信网络的拓扑结构115

4.3.1网络拓扑的基本概念115

4.3.2量子通信网络的拓扑结构116

4.4量子通信网络的分类117

4.4.1一般通信网络的分类117

4.4.2一般在地球范围陆地通信网络的分类117

4.4.3一般星际通信网络的分类121

4.5几类广泛采用的通信网络121

4.5.1光纤通信网络121

4.5.2无线光通信网络121

4.5.3纳米光通信网络122

4.5.4中微子通信网络123

4.6量子通信网络123

4.6.1量子通信网络的分类与拓扑结构124

4.6.2光纤量子通信网络124

4.6.3无线量子通信网络125

4.7星际量子通信网络125

4.7.1星际通信网络的一些基本概念125

4.7.2星际量子通信网络127

4.8中国量子通信网络进展情况128

4.8.1我国量子通信网络的研究情况128

4.8.2中国建设发展量子通信网络工程的宏伟蓝图131

4.9世界各国量子通信网络开发的进展情况132

4.9.1美国量子通信网络发展情况132

4.9.2日本量子通信网络发展情况133

4.9.3欧洲量子通信网络发展情况133

4.10量子通信前景广阔及面临的问题134

4.10.1量子通信有广阔的美好前景134

4.10.2量子通信面临的难题134

第5章 纠误编码技术在量子通信中的应用136

5.1在通信领域涉及到纠误编码概况136

5.1.1纠误编码技术的基本概念136

5.1.2纠误编码的基本性能138

5.1.3纠误编码的分类139

5.1.4分组编码140

5.1.5循环编码143

5.1.6卷积编码144

5.1.7交错编码145

5.2纠误编码技术在光通信中的应用147

5.2.1交错延迟十单位自动纠误编码网络设计148

5.2.2一种交错延迟十单位自动纠误通信系统设备设计框图150

5.2.3交错延迟十单位自动纠误编码技术在光通信网络中的应用152

5.3量子自动纠错码及其在量子通信中的应用154

5.3.1量子自动纠误编码基本概念154

5.3.2在量子通信中采用量子自动纠错码的必要性154

5.3.3关于在量子通信中所采用的量子自动纠错码的进展155

5.4结语157

5.5最后要牢记的事情158

第6章 量子纳米通信技术160

6.1概述160

6.2纳米技术的基本概念160

6.2.1关于纳米技术定义的描述160

6.2.2纳米技术的分类与应用领域161

6.3纳米光通信网络164

6.3.1概述164

6.3.2纳米光通信的分类164

6.3.3纳米光通信传输系统组成165

6.3.4光传输设备165

6.3.5系统主要性能指标166

6.4量子点技术的基本概念166

6.4.1量子点技术的基本定义166

6.4.2量子点的主要性能167

6.4.3量子点材料的制备167

6.4.4量子点技术的主要应用168

6.5量子点通信基本概念168

6.5.1概述168

6.5.2量子点技术的研究历史169

6.5.3量子点通信关键器件169

6.6量子点通信的开发181

第7章 量子通信的相关标准183

7.1序言183

7.2现行光通信中采用的相关技术标准183

7.2.1现行光通信中采用标准的相关技术标准机构183

7.2.2现行光通信中采用的电信网相关技术标准（ITU-T）184

7.2.3现行光通信数据网标准中的主要传输性能参数185

7.2.4现行光通信中数据网采用的相关技术标准186

7.2.5现行光通信中采用的技术标准ITU-T与IEEE关系191

7.2.6纳米术语标准的制定195

7.2.7现行光缆通信网络的安全保密措施196

7.3量子通信标准的研究197

7.3.1量子通信标准思路197

7.3.2量子通信安全保密性能198

7.3.3量子通信采用的BB84保密通信协议199

7.3.4量子通信采用的E91保密通信协议199

7.3.5关于量子通信采用的诱骗态量子密码方案200

第8章 量子通信中采用的测量技术202

8.1序言202

8.2关于测量的基本概念202

8.2.1关于测量的基本定义202

8.2.2关于测量的基本要素与测量方法203

8.2.3关于测量的分类203

8.3现行光通信中采用的测量技术203

8.3.1概述203

8.3.2现行光纤通信中采用的测量技术204

8.3.3现行光纤通信中采用的测量仪器仪表205

8.3.4纳米光通信采用的测量技术207

8.4关于虚拟测量仪器的基本知识209

8.4.1虚拟测量仪器技术的基本概念210

8.4.2虚拟测量仪器技术的发展与其虚拟测量仪器的组成210

8.4.3虚拟测量仪器技术的优越性210

8.5量子通信采用的测量技术211

8.5.1概述212

8.5.2量子测量技术212

8.5.3量子测量使用的测量工具——仪器仪表213

8.6在量子通信中的量子纠缠测量技术215

8.6.1量子纠缠的定义215

8.6.2量子纠缠的特点216

8.6.3量子纠缠的相干测量和非相干测量217

8.6.4量子系统的纠缠测量218

8.6.5量子纠缠测量技术在世界各国的研究219

第9章 量子技术与通信技术在计算机领域中的应用220

9.1量子计算技术220

9.1.1量子比特221

9.1.2量子重叠原理222

9.1.3量子牵连原理222

9.1.4量子计算的基本原理222

9.1.5量子计算的开发里程222

9.1.6传统计算与量子计算的比较223

9.2量子计算机的基本概念223

9.2.1量子计算机的定义223

9.2.2量子计算机的工作原理223

9.2.3量子计算机的发展历史224

9.2.4量子计算机的用途225

9.3量子计算机的结构225

9.4量子计算机的开发过程与主要特点226

9.4.1概述226

9.4.2量子计算机开发过程226

9.4.3经典计算机具有的特点228

9.4.4量子计算机具有的特点228

9.4.5量子计算机的设计方案228

9.5量子计算机的优越性和局限性229

9.5.1量子计算机的优越性229

9.5.2量子计算机的局限性231

9.6世界各国量子计算机开发研制情况231

9.6.1世界各国半导体微型芯片的开发231

9.6.2我国量子计算机开发研制情况232

9.6.3欧美各国量子计算机开发研制情况232

9.7量子计算机使用的几类关键技术与材料及产生的相应新型量子计算机233

9.7.1量子计算机采用的几类关键技术233

9.7.2新型量子计算机的产生236

9.8纳米量子点计算机236

9.8.1纳米量子点的基本概念236

9.8.2纳米量子点计算机的发展237

9.9展望未来的岁月237

第10章 量子通信技术在国防和军事方面的应用239

10.1序言239

10.2量子通信技术在军事安全保密通信中的应用240

10.3量子通信技术在军事信息对抗中的应用241

10.4量子通信技术在军事水下战争中的应用241

10.5量子通信技术在军事热核战争中的应用242

10.6量子通信技术在宇宙空间战争中的应用242

10.7便于实现与军用量子计算机接口242

10.8运用量子通信技术防御出现对人类的各种威胁243

10.9当今在世界上已建成的军事量子通信网络243

10.9.1美国军事量子通信网络的建设243

10.9.2中国军事量子通信网络的建设244

10.9.3欧洲各国军事量子通信网络的建设245

10.10量子通信已成世界发达国家激烈竞争的焦点245

第11章 量子通信网络的建设与管理247

11.1光通信网络的工程设计247

11.1.1光通信网络的初步工程设计247

11.1.2光通信网络工程的施工设计文件249

11.2光通信网络工程的施工与验收252

11.2.1光通信网络工程的施工252

11.2.2光通信网络工程中的测量技术253

11.2.3光通信网络工程的验收256

11.3光通信网络工程的维护与管理257

11.3.1网络管理的基本概念257

11.3.2管理标准接口257

11.3.3网络管理使用的简单网络管理协议258

11.3.4管理数据库259

11.3.5简单网络管理协议与安全性260

11.4量子通信专用网络的建设与管理261

缩略语262

参考文献272