2. 量子信息的产生

2.1 经典信息科学的发展及其面临的挑战

从人类过去的发展过程来看，始终支配着人类的最基本的活动的缺一不可的要素分别是物质，信息与能量这三个要素。在现在飞速发展的信息技术作用下，信息通过许许多多的流通、加工、存储和转换过程作用于用户时，给人类生活创造出了许多的宝贵财富。人类的生活已经离不开信息技术。作为一门科学，信息理论出现在二十世纪世纪40年代左右。信息的加工、存储与处理等各个步骤的主要部件是芯片，努力提高芯片的集成度是计算机甚至整个信息科学的最主要的问题。由Moore定律可知：“由于不断创新使计算机处理器的能力每一年半就翻一番【1】。这一定律至今仍有影响，所以，不用过多久，电路线宽将很有可能达到只有一个分子大小的极限。再者，目前的信息科学很难满足信息产业对信息技术的需求。

信息的加工、存储与处理等各个步骤的主要部件是芯片，努力提高芯片的集成度是计算机甚至整个信息科学的最主要的问题。1965年，世界计算机产业领头，英特尔公司创始人之一，工程师摩尔提出关于芯片发展趋势有名的定律，人们称之为Moore定律【2】。由Moore定律可知：“由于不断创新使计算机处理器的能力每一年半就翻一番。这一定律至今仍有影响，所以，不用过多久，电路线宽将很有可能达到只有一个分子大小的极限。再者，目前的信息科学很难满足信息产业对信息技术的需求。1994年，人们曾经一起利用全球最好的1600个工作站，花了多半年的时间才实现了这个129位数的计算机分解，然而金融界的保密系统还需要分解更大的数，需要更长的时间。因此，21世纪，信息科学的发展将面临危机。如今的人类社会是一个近似信息化的社会。电子化、数字化已经影响到社会生活各方面。人与人之间的信息交换变得越来越频繁，许许多多的经济活动和社会活动，都广泛依赖于信息和通讯。在这些信息活动中，很多信息以数据的形式存储在各种各样电子设备中，信息传输也是通过公用的信道来完成，而那些电子设备以及公用信道由于其自身的物理特性，很容易受到蓄意攻击和破坏而被影响，使得盗取、篡改信息的行为很难被发现。

2.2量子信息的特征

1）量子不可克隆定理

设|α>和|β>是两个完全不同的非正交态，没有任何一种物理方法可以作出|α>和|β>的完全拷贝。

一个未知的量子态不能被完全拷贝。想要从编码在不是正交的量子态中获得一些有用的信息信息而可以不涉及这些态是不可能的【3】。

2）隐匿的量子信息

对一个两个量子位的系统来说, 如果对前量子位进行H操作，对后个量子位施加用前个量子位作为控制位