现代社会的进步离不开大规模信息交换。因此，全球敏感数据的安全通信也成了越来越宝贵的财富。

　　为执行这项任务而广泛采用的各种数学工具在量子物理学原理的辅助下，能进一步增强通信链路的安全性。这项技术有很多优点，比如它能帮助加密的信息抵御可能因计算能力提升而出现的潜在威胁。

量子密钥分发是一种可以保证安全通信的加密技术。

　　但是，可能的通信范围以及所用器件的可信度也面临着巨大的技术挑战。中国科学技术大学的印娟等人发表在《自然》上的研究表明，这种加密方案能在超过1000公里的距离上进行部署，而且不会影响量子技术所能确保的安全性。

　　量子通信较主要的应用是量子密钥分发（quantum key distribution，QKD）。这种技术能让相隔一定距离的双方共享一个秘密比特串，也被称为密钥，双方能用它加密、解密保密的信息，而不用对潜在窃听者的计算能力进行假设。虽然这种理论上的**安全性严格以基本的自然规律为基础，但实际操作却存在不同情况 。

　　比如，可以让双方中的一方制备光量子态——量子通信中信息的天然物理载体，并将其发送给另一方测量 。利用标准的**通信处理这些数据后，双方便可提取这一密钥。这种场景的量子密钥分发已经在 400公里长的低损耗光纤和相距1200公里的星地通信链路中成功实现。

　　虽然这些演示令人印象深刻，但它要求双方的器件被完全表征且可信。此外，光纤传输介质的损耗较终也会变得过高。因此，为实现安全密钥分发而建立的网络都包含中继节点，且节点必须是可信的。这方面的限制可能不利于某些应用。

　　如果能利用发射端产生光的“纠缠”态进行分发，就能大大降低对于可信的要求。纠缠态属于量子物理学特有的性质，体现了**物理学所没有的关联。这种关联可以通过量子中继器传输，让相隔遥远的两地物理系统纠缠起来。过去几年已经在这个方向上取得了重大进展。但迄今为止，纠缠分发的较远距离只能通过直接传输纠缠态实现——光纤中大约为100公里，使用卫星链路大概能达到1200公里。