67、量子通信与计算：潜力、应用与优化

量子通信与计算：潜力、应用与优化

1. 量子通信的潜在推动因素

量子通信（Qc）和量子计算（QC）在先进无线网络中具有巨大的应用潜力。以下是一些关键的潜在推动因素：
- 量子纠缠（Qe） ：在有噪声的量子信道中有效传输信息是一个难题。文献中对在这种信道上传输经典和量子信息的可实现速率进行了研究。例如，Holevo–Schumacher–Westmorel（HSW）编码定理给出了在有噪声量子信道上传输经典信息的可实现速率，它是香农定理在量子环境下的推广。而Lloyd–Shor–Devetak（LSD）编码定理则给出了传输量子数据的可实现速率。还有研究探讨了同时传输经典和量子信息的情况，以及无噪声纠缠辅助量子信道的编码权衡。此外，还出现了量子纠缠辅助量子涡轮码和量子信道的压缩纠缠等研究方向。
- 量子硬件容量 ：量子技术在通信相关应用中面临有害量子扰动的问题，可通过量子纠错码（QECCs）来缓解。在对称去极化信道中，利用纠缠辅助可以提高QECCs的性能。有研究详细分析了纠缠辅助量子信道的容量，并提出了基于EXtrinsic Information Transfer（EXIT）图的设计方法来增强QECCs在非对称量子信道中的性能。同时，也有关于量子决策理论（QDT）的研究，它可用于任意场景的定量预测，适用于各种决策类型。
- 量子密钥分发 ：传统Vernam一次性密码本加密系统的关键问题是向两个合法方分发密钥，量子密钥分发（QKD）可以解决这个问题。QKD提供了无条件的密钥安全保障，有BB84、E91、B92和BBM92等多种协议，其中BB84最为常用。QKD可用于增强各种网络的安全