CN108376468A - 质空关联量子遥控通讯技术 - Google Patents

Abstract

质空关联量子遥控通讯技术，属量子信息技术领域，是基于微观质能体系与时空关联模型和质能时空关联相互作用原理，不需要相互作用传递者，直接产生和进行相互作用，利用量子纠缠粒子远距离实时动态联动效应，不需要普通遥控和普通量子通信系统的信道和信息传输载体的实现条件及其相关复杂系统，实现其根本无法干扰、绝对保密、无法屏蔽、超光速、实时量子遥控和量子通信的运行模式，同时实现无环境条件限制、能在严苛条件和不十分遥远距离下长期安全稳定的运行，也使远距离无干扰保密实时控制和通信的实际应用在技术和工程上成为切实可行的。还可用在现有遥控和通讯技术难以或无法应用的环境条件中，如深地层、深海、深空、深山区、危险区等。

Description

质空关联量子遥控通讯技术

技术领域

本发明涉及一种遥测遥控和通讯技术，尤其是基于微观质能体系与时空关联模型理论、量子力学和超光速量子通讯和量子遥控原理，并利用量子纠缠的非定域性，能在相距遥远的条件下实现无干扰、保密、无信息载体的以超过光速的速度进行信息交换和长期高效安全可靠稳定的运行，可作为无干扰保密通讯、远距离实时通讯、远距离实时控制技术实际应用的质空关联量子遥控通讯技术。

背景技术

通讯是指利用电讯设备传递消息。通信是指用书信互通消息，反映情况等；也指用电波、光波等信号传送文字、图像等。量子通讯(英语翻译为Quantum communication)是指利用基于量子力学原理的量子电讯设备传送和交换信息。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新研究领域。

目前，公知的通讯技术种类很多。按传输方式和载体类型，主要有激光、无线电、有线通讯、量子通信技术等。其基本原理都是基于用信息载体，例如无线电波、激光、电脉冲、光子等，实现传递信息的工作模式。受制于光速为运动物体速度极限的限制，其传递信息的速度必须小于或等于光速。这对于远距离通信和控制，会造成时间上的延迟。距离越远，延迟的时间越长。这种响应时间延迟的现象，在深空探测中会产生重要影响，使实时控制和实时通讯不再有效。

量子通信(英译为Quantum teleportation)是指由量子态携带信息的通信方式，同时利用微观粒子的量子纠缠原理实现保密通信的过程。它也是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子力学表述中，复合系统中不能被写作其分系统状态的张量积的状态称为量子纠缠态。实现量子通信有多种方案和技术。根据量子通信系统工作原理的不同，量子通信关键技术可分为量子密钥分发、量子隐形传态、量子安全直接通信、量子机密共享等。量子通信主要涉及量子密码通信、量子隐形传态和量子密集编码等领域。常见的量子通信有两种，一种是量子密钥分发；另一种是量子隐形传态。量子通信系统，按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类。前者主要用于量子密钥的传输，后者则可用于量子隐形传态和量子纠缠的分发。实现量子隐形传态的三个要素是纠缠态预先分发、独立量子源干涉和前置反馈。所谓量子隐形传态指的是脱离实物的一种完全的信息传送。物理上可以这样描述其过程：先提取原物的所有信息，然后将这些信息传送到接收地点，接收者依据这些信息，选取与构成原物完全相同的基本单元，制造出与原物相同的复制品。1993年，6位来自不同国家的科学家，基于量子纠缠理论，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传态的方案，即将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处，这就是量子通信最初的基本方案。其基本思想是：将原物的信息分成经典信息与量子信息两部分，它们分别经由经典通道与量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物质进行某一种测量而获得的，量子信息是发送者在测量里未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息之后，就可以制备出与原物量子态完全相同的复制品。这个过程中传送的仅仅是原物质的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这一个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。在这个方案中，纠缠态的非定域性起着至关重要的作用。量子力学是非定域的理论，这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的客观规律具有极其重要意义，而且能用量子态作为信息载体，通过量子态的传送实现大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

光量子通信主要基于量子纠缠态的理论，使用量子隐形传态的方式实现信息传递。根据实验验证，具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变化，另一个也会瞬间发生变化，利用这个特性实现光量子通信的过程如下：事先构建一对具有纠缠态的粒子，将两个粒子分发给通信双方，将具有未知量子态的粒子与发送方的粒子进行联合测量，则接收方的粒子瞬间发生坍缩变为某种状态，这个状态与发送方的粒子坍缩变化后的状态是对称的，然后将联合测量的信息通过经典信道传送给接收方，接收方根据接收到的信息对坍缩的粒子进行幺正变换，相当于逆变换，即可得到与发送方完全相同的未知量子态。

量子密码学(Quantum Cryptography)的理论基础是量子力学，不同于以往理论基础是数学的密码学。如果用量子密码学传递数据，则此数据将不会被任意摘取或被插入另一段具有恶意的数据，数据流将可以安全地被编码及译码。而编码及译码的工具就是随机序列，也可称为密钥。当前，量子密码研究的核心内容，就是如何利用量子技术在量子信道上安全可靠地分配密钥。量子密码学利用物理原理保护信息。通常把以量子为信息载体，经由量子信道传送，在合法用户之间建立共享的密钥的方法，称为量子密钥分发，其安全性由海森堡测不准原理及单量子不可复制定理保证。若以量子密码学制作密钥，则此密钥具有不可复制性，因此是绝对安全的。如果被窃取，则因为测量过程中会改变量子的状态，窃得的会是毫无意义的资料。单量子不可复制定理是海森堡测不准原理的推论，它指在不知道量子态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子态。量子密集编码，除了最初利用光子的偏振特性进行编码外，还出现了一种新的编码方法，即利用光子的相位编码。与偏振编码相比，其优点是对偏振态要求不那么苛刻。量子密码术是基于单光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统，因为在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子态。理论上其他微粒也可以用，只是光子具有所有需要的特性，其行为相对较易理解，同时又是最有前途的高带宽通讯介质光纤电缆的信息载体。

近来，随着国际上监测、窃密技术的大幅提高和广泛使用，高效安全的信息传输日益受到人们的关注。信息安全根本上需要解决的，就是传输的内容不被别人知道、保证接收者是和发送者对话，以及传输的信息不被篡改。量子通信因其优异的高效安全和保密性而倍受各国重视并投入大量资源开展研发和应用试验。量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性地解决信息安全问题。目前，量子通信已逐步从理论、实验、技术研发，走向工程建设、产业化的实际应用阶段，而国内外提出的实现量子通信的方案有几十种，主要方案有量子密钥分发、量子安全直接通信、量子秘密共享、量子对话等量子通信协议。世界上许多国家，如瑞士、美国、中国等，都已经建成能实际应用的量子通信网络系统。

量子通信技术实际应用和试验的典型代表，是中国2016年8月16日成功发射并正常运行的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”和中国即将建成的全球第一条远距离量子保密通信干线“京沪干线”。“京沪干线”量子通信网络系统，采用量子密钥分发方案，总长2000多公里，从北京经济南、合肥至上海，使京沪两地的金融等机构能进行保密通信。这将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。城域光纤量子通信网已建有多个。例如，中国科学技术大学等建成并在2012年3月正式投入使用的合肥城域光纤量子通信试验示范网，投入经费6000多万元，具有46个节点，覆盖合肥市主城区，使用光纤约1700公里，通过6个接入交换和集控站，连接40组“量子电话”用户和16组“量子视频”用户，并一直正常运行。发射的“墨子号”量子科学实验卫星，完全由我国自主研发，突破了卫星平台、有效载荷、地面光学收发站等一系列关键技术，其主要科学目标是在轨进行星地高速量子密钥分发实验，并在此基础上进行广域量子密钥网络实验，以期在空间量子通信实用化方面取得重大突破；其次还希望在空间尺度上进行量子纠缠分发和量子隐形传态、星地高速相干激光通信等科学实验，以验证量子力学理论的正确性。

得益于这种绝对安全性，量子通信不仅应用于百姓日常通信，也可用于水、电、煤气等能源供给和民生网络基础设施的通信保障，还可应用于国防、金融、商业等领域，势必对产业界和科技界产生巨大影响并推动变革。

典型的量子通信系统，由量子态发生器、量子信源、量子编码器、量子调制器、量子测量装置、量子传输信道、量子中继器、辅助信道、量子解调器、量子译码器和量子信宿组成。其作用分别是：量子态发生器产生需要的量子态；量子信源把要传输的信息转化成量子比特流；量子编码器对量子比特流进行编码、数据压缩或加入纠错码以对抗噪声；量子调制器使量子信号的特性与信道特性相匹配；量子解调器通过量子操作得到调制前的量子信息；量子传输信道用于传输量子信号；量子中继器主要解决光纤远距离传输中的量子信号损耗问题；辅助信道是经典信道及其它附加信道，主要用于密钥协商；量子信道噪声是指环境对量子信号的影响；量子译码器把量子比特转化成经典信息；量子信宿是指量子信息接收方。

量子通信系统也可划分为三个主要部分，量子信源，量子信道和量子信宿。量子信源产生消息并发送出去，量子调制将原始消息转换成量子态形式，产生量子信号；量子信宿是消息的接收者，量子解调将量子态的消息恢复成原始消息；其余都属于量子信道范畴。

量子中继器是通过量子存储技术和量子纠缠交换和纯化技术的结合实现的。量子存储问题，利用冷原子量子存储技术实现了具有存储和读出功能的纠缠交换。这种冷原子系综之间的量子纠缠可以被读出并转化为光子纠缠以进行进一步的传输和量子操作。在理论上提出了具有存储功能、并且对信道长度抖动不敏感、误码率低的高效率量子中继器方案。并逐步实现了光子-原子纠缠、光子比特到原子比特的量子隐形传态等，最终实验实现了完整的量子中继器基本单元。量子中继器解决了大型干线广域光纤量子通信网络中量子信号传输距离过短的难题。

量子通信遇到的主要困难有：(1)缺少理论基础。根据量子力学理论的描述，复合系统中不能被写作它的分系统状态的张量积的状态称为纠缠状态，两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态。量子通信依赖的关键物理机制是量子纠缠，在相距遥远的条件下纠缠粒子间仍然能相互感知对方存在的状态并能瞬时产生联动，但至今现有的所有物理理论对此都无法给出科学合理的解释并支持这种超距作用机制，使其面临着根本没有理论基础的巨大挑战。爱因斯坦将量子纠缠称为“鬼魅似的远距作用”并坚决反对。(2)抗干扰难题。量子通信过程中，虽能通过比较误码率及时发现通信内容被窃取，同时放弃可能已被窃取的通信内容并重新发送。但这意味着通信过程的中断。如果遇到的是故意干扰，正常的量子通信就难以进行。(3)系统、结构和技术复杂、难度大致使建造和运行总成本高的难题。例如，纠缠粒子对的长时间存储问题。

世界上运行的量子通信系统和实验装置，虽然采用不同的通讯方式，有不同的作用机制，主要用途是传送信息，也可作为实验装置等用于信息科学技术研究。但其未来作为量子通信系统建造、运行和维护的成本、使用和获得信息的成本都高。因此研发一种即能长期安全稳定的运行又能使建造、运行和使用成本很低廉的量子通讯系统是实际应用中很需要的。

遥控是指通过通信媒体，如无线电、有线传输或声波等，对远距离受控对象进行控制的技术。遥控是利用自动控制技术、通信技术和计算机技术的一门综合性技术。它在国民经济各部门，特别是航空航天和导弹核武器等方面有重要应用。遥控系统由操作装置、编码装置、发送装置、信道、接收装置、译码装置和执行机构等组成。按信道介质，可分为有线、无线和光遥控；按操纵信号的传输方式，分单通道和多通道遥控等。按被控对象分布位置，分集中型的(如工厂、电站等)和分散型的(如传输线等)。实用遥控系统一般都具有监测功能，实际上是一个遥测遥控系统，但通常都简称为遥控系统。广义的遥控也包括制导。通常所说的遥控是指令遥控，即由控制端将控制指令通过有线或无线传输的方式送到受控对象，使受控对象按控制端的要求动作。信号传输技术是遥控的一项关键技术。有线遥控采用电缆、屏蔽线或光导纤维传输，抗干扰性强，但只适用于固定的受控对象。无线遥控采用无线电波或激光束传输，主要用于活动的受控对象。遥控常采用多路传输方式。多路传输可用时分、频分与码分。时分遥控是按一定的时间顺序传输不同的控制信号。频分遥控是用互不重叠的频带同时传输不同的控制信号，到达受控端再用带通滤波器把它们分开。码分遥控是利用不同的编码区分通路。遥控信号可采用模拟或数字信号。模拟遥控也要把模拟控制信号变换成适合于信道传输的形式，但设备简单，成本低，可用于要求不高的场合。数字遥控可利用数字信号处理技术，精确性好，可靠性高，是遥控的主要发展方向。

遥控遇到的主要困难有：(1)遥远距离遥控时的时间延迟难题。例如，深空探测中，受光速极限的限制，基地对飞船的实时控制是无法实现的。(2)遥远距离时的信号变弱、天线正对、抗干扰难题。以及遥控信号被如深地层、深海等屏蔽的难题。(3)系统、结构和技术复杂、难度大致使建造和运行总成本高的难题。

世界上运行的遥控系统和实验装置，虽然采用不同的控制和通讯方式，有不同的作用机制，主要用途是传送信息实现控制，也可作为实验装置等用于科学技术研究。但其未来作为遥控系统建造、运行和维护的成本、使用和获得信息实现控制的成本相对都高。因此研发一种即能长期安全稳定的运行又能使建造、运行和使用成本很低廉的远距离实时遥控系统是实际应用中很需要的。

现在，上述这些量子通信系统、遥控系统遇到的难题，都可以通过质空关联量子遥控通讯技术的应用而得到解决。质空关联量子遥控通讯技术是，除了以光速和部分超光速通讯模式之外的，唯一一种技术上切实可行的超光速的量子通讯和量子遥测遥控模式，即质空关联量子遥控通讯技术模式。

这里，超光速是指，在甲乙两地之间传输某条信息，如果从甲地以光速运动到达乙地需要用时1分，而新方法在甲乙两地间传输同一条信息用时只需要1秒或小于1分，则新方法传输信息的速度即为超光速。

微观质能体系与时空关联模型理论的提出，开启一种在较低成本下实现超光速量子通讯和量子遥测遥控的新技术途径。

发明内容

为了克服现有的遥控和通信系统等都存在易受干扰、远距离无法实现实时控制和通信、整体系统和结构复杂、实现技术难度大、工程建造成本高、运行维护昂贵困难、短期内难以作为超光速设备技术应用的不足，本发明提供一种基于微观质能体系与时空关联模型理论和质能时空关联相互作用原理，无法干扰、绝对保密、超光速、无环境条件限制、能在严苛条件和不十分遥远距离下长期安全稳定的运行，可作为近、远和遥远距离下实时控制和通信设备应用的质能时空关联相互作用量子遥测遥控和量子通讯技术，简称质空关联量子遥控通讯技术或质空关联量子遥控通讯或质空遥控通讯。该技术也可以应用在现有遥控和通讯技术难以或无法应用的环境条件中，如深空、深海、深地层、深山区、无辅助设施区域、危险区等。

质空关联量子遥控通讯技术，非常适用于远距离实时控制和通讯，例如基地对太空飞船的实时遥控和通讯，地球基地对月球基地中设施、仪器等的实时遥控和通讯，有绝对抗干扰需求的实时遥控和通讯等。该技术也能同时进行两者间无法干扰、绝对保密、超光速的质空关联量子通讯和遥测遥控。遥测遥控，后面简称为遥控。

尤其是基于超光速量子通讯原理，能在相距遥远的条件下实现以超过光速的速度进行信息交换，并能长期高效安全可靠稳定的运行，可作为远距离实时通讯、实时控制技术实际应用的超光速质空关联量子遥控通讯技术。

针对已经困扰全世界科学技术界几十年，至今没有根本解决的相互作用如何传递的物理难题，我们提出一种能解释微观体系中粒子间相互作用传递和产生机制的理论模型，微观质能体系与时空关联模型。它认为任何质量与能量组成的体系，简称质能体系，都是与时空相互关联的，任何相互作用都是通过其质能体系与时空的关联实现的。相互作用只是其质能体系与时空关联的一种表现形式。电磁、强弱相互作用，与引力相互作用一样，也都是不同质能体系时空关联的具体表现形式。虽然关联的模式可以不同，宏观物体和物质间、微观粒子间真正能产生相互作用的物理机制是其质能体系与时空关联的本性。因此，不需要额外的相互作用的传递者和各种场概念的假设，就能用其质能体系与时空的关联，简称质空关联，从物理原理和本质上解释，例如原子微观体系和两个量子纠缠粒子组成的微观体系中，粒子间相互作用的传递和产生的机制。我们研究的结论是，各种相互作用都是由其质能体系与时空的关联实现的；微观体系的质能时空是一体的。

针对超光速量子通讯可能性的问题，原理基于微观质能体系与时空关联模型，我们提出一种可能的超光速量子通讯机制及其可行的工作模式，即通过由两个量子纠缠粒子构成的微观质能体系与时空的关联，解决其相互作用传递的机理，结合量子纠缠的非定域性，还可加上纠缠粒子对的有序存储的工作模式，用可表征纠缠粒子的量子态，例如自旋向上与向下、量子态、偏振方向、相位等，也可用纠缠粒子对之间关联与不关联的两种状态，对应并转换成代码例如二进制代码，因为纠缠态能同时代表多个状态，而一个量子态就可以同时表示0和1两个数字，7个这样的量子态就可以同时表示128个状态或128个数字：0～127，进而能制成信息编码，即可实现遥远距离实时动态信息交换、联动和通讯，也可称为超光速量子通讯。在这个通讯过程中，不使用任何传输信息的载体，没有信息载体的运动，不需要使用传递相互作用的粒子，根本不存在需要运动的物体，也就没有光速的限制，因此这种通讯模式在科学原理上是可行的，提出的通讯方法在技术上是可行的。这种模式比较适合用于太空飞船与基地之间的通讯，有可能实际实现超光速量子通讯，至少是通讯阶段的超光速量子通讯，也能实现基地对太空飞船的远距离实时控制或遥控，而其它任何方式都不能实现远距离实时控制和实时通讯。这种模式，因为不使用信息传输载体，根本无法干扰，无法窃听，所以其军事应用价值、军事系统和军事装备间应用的价值都非常大。例如，用于自动装备和智能装置、设备和系统的根本无法干扰、绝对保密、实时控制和通讯。

根据微观质能体系与时空关联模型理论，两个量子纠缠粒子间存在着量子纠缠能，尽管很微小，却是客观存在的，同时也是质空关联能的一种，并且存在质空关联能的临界值，当外部作用的作用能小于质空关联能临界值时，外部作用和操作就不会破坏两个粒子的量子纠缠态，因此能实现例如局域幺正操作、态信息存储和取出等外部操作而不破坏其量子纠缠态，在此条件下，只要满足外部作用能小于纠缠粒子间量子纠缠能或质空关联能临界值，通过耦合或相互作用，实现其状态改变和状态信息的输入输出，原理上应该是可行的。据此，这两个量子纠缠粒子就能实现正常的量子遥控和量子通讯工作。其实际的通讯工作和遥控模式，可以通过不同的具体通讯协议实现。

远距离实时控制通讯方案利用两粒子最大量子纠缠态即贝尔态进行操作、编码和解码或译码。对一个纠缠粒子进行的局域幺正变换操作不改变其量子纠缠态，但会同时改变另一个纠缠粒子的状态。改变另一个纠缠粒子的状态需要消耗能量，根据微观质能体系与时空关联模型理论，消耗的这些能量，尽管极其微小，是从被操作的纠缠粒子获得的能量中，通过两个纠缠粒子间的质空关联传递一部分到另一个纠缠粒子从而引起其联动的。因此，这种两个纠缠粒子间的联动效应，决不是凭空无端产生出来的。虽然这种量子纠缠粒子间的远距离实时动态联动现象，即使以光速传递其相互作用也是根本无法实现的，量子力学在其理论框架内无法给出客观正确、科学合理的解释，但微观质能体系与时空关联模型已经给出符合客观实际、科学合理的正确解释。同时也构成超光速质空关联量子遥控和量子通讯的原理和理论基础。

质空关联量子遥控通讯技术，或质空遥控通讯，正是利用量子纠缠联动机制，不需要使用传递相互作用的粒子，也不使用任何传输信息的载体，能在普通条件和特殊环境下，实现的实时量子遥控和量子通讯模式。

量子纠缠粒子存储器，简称为纠缠存储器，是具有存储量子纠缠粒子功能的特殊器件，尤其是能长期存储量子纠缠粒子的存储器，是质空遥控通讯的关键部件，所用技术也是质空遥控通讯实现的关键技术。对不同类型的量子纠缠粒子，如光子、电子、质子、中子、离子、原子等，会有相应的纠缠存储器，及其功能材料和实现方案。例如磁阱、电阱或离子阱、轨道阱、光阱、磁光阱、光纤延迟线、环形光纤等器件，可以分别存储中子、带电粒子、中性原子和光子等。

用两个纠缠存储器分别存储一对量子纠缠粒子，用其量子态表示一位或多位数字，可构成两个对应的有量子纠缠关联的纠缠存储器，称为匹配量子纠缠粒子存储器对或质空关联芯片对，是一种质空关联器件。用类似的方法，可以构成存有一或多对纠缠粒子的匹配量子纠缠粒子存储器对。进而即可利用其量子纠缠联动效应实现信息传递。

只要满足外部作用能小于量子纠缠粒子间量子纠缠能或质空关联能临界值，通过耦合或相互作用，实现其状态改变和状态信息的输入输出及编码和解码等，应该是可行的。例如，用局域幺正变换或酉操作改变纠缠粒子的状态，并同时实现信息输入和编码等。在长期存储状态下，对纠缠粒子量子态进行操作、编码和解码，实现量子纠缠粒子态携带信息输入输出的器件或耦合器件，称为纠缠粒子信息交换器，也是质空遥控通讯的重要器件。

如果用多个纠缠粒子对之间处于纠缠态和不处于纠缠态的两种状态，实现编码、解码和通讯，需要判断两个粒子之间是否处于纠缠态或是否存在纠缠关联，用通讯协议就可做出这种判断。例如，通讯协议中，可规定，所有参加的粒子状态每秒改变3次，通讯的一方这样做而另一方负责检测其参与粒子，检测到状态每秒改变3次的粒子是处于纠缠态而不改变的不是处于纠缠态。按规定的多个纠缠粒子对和非纠缠粒子对的不同位置排序代表不同代码的规则，用测量使相应位置的纠缠粒子对破坏成为非纠缠粒子对，完成编码和解码，这个过程反复进行，实现通讯。其不足是每次编码和解码后，都必须放弃已被破坏的纠缠粒子对，并用新补充的纠缠粒子对替代已被破坏的纠缠粒子对，才能进行下一次的编解码。需要携带足够多的纠缠粒子对供消耗，也是其不足之一。

质空遥控通讯，其实现量子遥控和量子通讯的主要系统类似，只是量子遥控系统会比量子通讯系统多增加一些遥控操作装置和执行机构、遥测系统等。质空遥控通讯的量子通讯系统主要由量子态发生器、量子纠缠粒子存储器、量子信源、量子编码和译码器、纠缠粒子信息交换器、和量子信息收发器或量子信宿。因为量子遥控系统是以量子通讯系统为基础衍生出的系统，其系统还要在前端增加遥控操作装置、在后端增加遥控执行机构以及遥测系统等。质空遥控通讯与普通的量子通讯系统相比，精简省掉或不需要的部分，主要包括量子传输信道、辅助信道、量子中继器等传输信道相关部分和器件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

质空关联量子遥控通讯技术，基于微观质能体系与时空关联模型理论和质能时空关联相互作用原理，利用量子纠缠粒子间的远距离实时动态联动机制，采用量子态发生器、量子纠缠粒子、量子纠缠粒子存储器、量子信源或操作装置、纠缠粒子信息交换器、量子编码器、量子译码器和量子信宿或执行机构和遥测系统，共同组成系统，解决保密同时彻底无干扰实时通讯和遥控的技术难题，不需要普通遥控和普通量子通信系统必要的信道的实现条件及其相关的复杂系统，实现其无法干扰和绝对保密的运行模式，并同时实现无环境条件限制、能在严苛条件和不十分遥远距离下长期安全稳定的正常运行，可作为近、远和遥远距离下实时控制和通信设备应用的质空关联量子遥控通讯技术、系统和装置。该技术也可以应用在现有的遥控和通讯技术难以或无法应用的环境条件中，如深空、深海、深地层、危险区等。

按所用纠缠粒子不同可分为光子、电子和其它粒子型。按速度分为光速、部分超光速和超光速型。按用户数量和输出功率的不同，可分为小型、中型和大型。按结构和应用目标不同，分为遥控型和通讯型两种。遥控型是以通讯型为基础的。

质空关联量子遥控通讯技术，采用不同的存储机制和方法存储不同类型的量子纠缠粒子，用具有存储尤其是能长期存储一个或多个量子纠缠粒子功能的器件构成量子纠缠粒子存储器。并用两个量子纠缠粒子存储器分别存储两个量子纠缠粒子的方法，构成有量子纠缠关联的匹配量子纠缠粒子存储器对或质空关联芯片对，类似的可构成一个存有一或多对纠缠粒子的匹配量子纠缠粒子存储器对。同时用作用能量小于量子纠缠粒子间量子纠缠能临界值的量子操作方法，对量子纠缠粒子进行操作和量子态检测并获得量子态信息，同时不破坏其量子纠缠态，以此构成长期存储状态下量子纠缠粒子态携带量子信息的输入输出耦合器件，构成质空遥控通讯的重要器件，即纠缠粒子信息交换器。再用量子纠缠粒子的量子态表示一位或多位数字，编码译码需要传输的信息，可用一个量子纠缠粒子对的一个态表示一位代码，也可同时用多个量子纠缠粒子对组成的系统表示多位代码，对存储在匹配量子纠缠粒子存储器对中的量子纠缠粒子对，用不破坏其纠缠态的量子操作进行编码和译码，不需要通信通道和信息传输载体，直接实现无干扰保密实时信息交换。用匹配量子纠缠粒子存储器对或质空关联芯片对，做成嵌入式的双芯片，分别嵌入两个分离的质空遥控通讯装置中，实现两个分离装置间的量子遥控和量子通讯功能，可用于太空飞船、无人驾驶、自动和智能装置设备系统、智慧交通、智慧城市建设等的无干扰、保密量子遥控和量子通讯。例如控制装置和被控制装置。进而由量子态发生器、量子纠缠粒子、量子纠缠粒子存储器、纠缠粒子信息交换器、量子编译码器、1位或多位质空关联芯片对、量子信源或操作装置和量子信宿或执行机构和遥测系统，组成质空关联量子遥控通讯技术的量子遥控、量子通信和量子遥控遥测通信的整套系统。另外，也可用一对量子纠缠粒子的纠缠态与非纠缠态表示一位代码，可用不同位数的量子纠缠粒子对组成系统，通过通讯协议判断确定纠缠态与非纠缠态，对量子纠缠粒子对用破坏其纠缠态的测量进行编码和译码，也能实现无干扰保密实时信息交换，其不足是需要消耗较多的量子纠缠粒子对。

质空关联量子遥控通讯技术的整体系统结构简单。不需要信息通道及其相关设备。其信息交换可以用串行模式，也可用并行模式。并行模式，即用多位的纠缠粒子存储器及其构成的多位系统同时进行多位信息的交换，串行模式，简单到只用一位纠缠粒子存储器对就能进行无干扰保密实时信息交换。可根据实际需要和具体应用条件的不同要求，选择不同的模式。

质空关联量子遥控通讯技术，作为遥控技术应用时，其主遥控器或系统可按需要设置一个或多个控制通道连接到被控设备上，以构成其控制工作通道，也可作为通讯通道。虽然主要用于遥控，而其设备也可开展通讯利用以提高总效益。也可在设计时就考虑充分利用其多用途性，如遥控、遥测和通讯联用。

作为危险区域和军事设备应用时，因其绝对保密、根本没有干扰、无法屏蔽的优异性能而受限制很少，其控制通道可以保证做到一对一，并能按实际需要的控制通道数设计制造，使其应用范围更加广泛，军用优势也更加突出。

量子通信的原理、方案和技术，在国际国内都已研发多年，仅提出的量子通信方案就已多达几十种，积累有大量的基础技术，从已发表的量子通信相关资料和实验结果中，都已找到与所提出的质空关联量子遥控通讯技术相容和相衔接的技术和器件，且可供选择的技术和器件较多。纠缠粒子存储器和纠缠粒子信息交换器，虽然是基于新的原理，即微观质能体系与时空关联模型理论和质能时空关联相互作用原理，其理论基础坚实可靠，都能确定出合适的方案，技术可行，其性能可满足实际运行的要求。整个系统中需要使用的其余技术，整体上都已较为成熟。

物理分析和理论计算及实验验证的技术结果都已表明，质空关联量子遥控通讯技术从科学原理和工作原理上、技术工艺上、设计研发上、系统整体上、工程建设上和规模产业化上都是可行的。

本发明的有益效果是：质空关联量子遥控通讯技术，克服了现有的遥控、通信和量子通讯系统等都存在易受干扰、远距离无法实现实时控制和实时通信、整体系统和结构复杂、实现技术难度大、工程建造成本高、运行维护昂贵困难、短期内难以作为超光速设备技术应用的不足，提供一种基于微观质能体系与时空关联模型理论和质能时空关联相互作用原理，不需要信息传输载体，也不需要普通遥控和普通量子通信系统必要的通信通道实现条件及其相关的复杂系统，实现其根本无法干扰和绝对保密的运行模式，解决了保密彻底无干扰实时通讯和实时控制的技术难题，并同时实现无环境条件限制、能在严苛条件和不十分遥远距离下长期安全稳定的正常运行，可作为近、远和遥远距离下同时实现实时控制和实时通信的超光速设备应用，也使远距离实时、无干扰、保密控制和通信的实际应用在技术和工程上成为切实可行的，可作为小型、中型和大型遥控和通讯设施安全运行和广泛应用的质空关联量子遥控通讯技术、系统和装置。该技术也可以应用在现有遥控和通讯技术难以或无法应用的环境条件中，如深空、深海、深地层、深山区、无辅助设施区域、危险区等。

提高质空遥控通讯系统的器件和功能材料的效率和效益是一个持续改进和完善的过程。例如，以现有粒子存储器技术为基础，逐步拓展其应用机理和技术，同时开发适用的新材料，会有越来越适合应用的高效率和高效益的量子纠缠粒子存储器被研发出来。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的作为量子通讯系统应用的质空遥控通讯系统的结构布局示意图。

图2是本发明的作为量子遥控系统应用的质空遥控通讯系统的结构布局示意图。

图1中，1.信息收发器，2.编译码器，3.量子纠缠粒子信息交换器，4.匹配量子纠缠粒子存储器对之一，5.匹配量子纠缠粒子存储器对之二，6.量子纠缠粒子信息交换器，7编译码器，8.信息收发器。

图2中，1.操作装置和信息收发器，2.编译码器，3.量子纠缠粒子信息交换器，4.匹配量子纠缠粒子存储器对之一，5.匹配量子纠缠粒子存储器对之二，6.量子纠缠粒子信息交换器，7.编译码器，8.信息收发器和执行机构和遥测系统。

具体实施方式

建造新质空遥控通讯系统时，要按照对质空遥控通讯系统的具体指标要求和实际应用条件的特殊要求设计建造，才能满足其正常运行的特殊性能的要求。实现其优异性能如无干扰、保密、不需要信道系统，即可实现低成本的长期安全稳定的正常运行。

在图1中，发送信息时，信息由信息收发器(1)输入编译码器(2)编码，编码的信息传送到量子纠缠粒子信息交换器(3)并通过量子操作，对匹配量子纠缠粒子存储器对之一(4)内存储的量子纠缠粒子态按需要传送的信息编码进行量子操作，使量子纠缠粒子态转换成为与需要传送信息编码对应的态，同时由于量子纠缠粒子间的联动效应，匹配量子纠缠粒子存储器对之二(5)内存储的量子纠缠粒子态已经按传送的信息改变，量子纠缠粒子信息交换器(6)通过与匹配量子纠缠粒子存储器对之二(5)的信息交换，获取传送的信息，再经编译码器(7)译码后传送至信息收发器(8)，实现信息发送的整个过程。上述过程反过来，就构成信息的接收过程。通讯过程中，两端的作用是相同的。

在图2中，操作控制指令由操作装置和信息收发器(1)发出，经过编译码器(2)编码，传输到量子纠缠粒子信息交换器(3)并对匹配量子纠缠粒子存储器对之一(4)中的量子纠缠粒子进行操作，匹配量子纠缠粒子存储器对之二(5)中的匹配量子纠缠粒子会同时发生状态改变，这种改变由量子纠缠粒子信息交换器(6)获取，并传输给编译码器(7)译码，转换成控制信号传输到信息收发器和执行机构和遥测系统(8)执行。完成量子遥控全过程。信息收发器和执行机构和遥测系统(8)也可配备有遥测系统和信息获取系统，例如摄像系统。把这种遥控过程反过来，信息收发器和执行机构和遥测系统(8)的执行结果和获取的信息，也能传输反馈到操作装置和信息收发器(1)，供检验遥控操作执行的效果。类似的过程也能实现量子通讯。也可同时实现实时量子遥控、遥测和通讯功能。

Claims (9)

1.一种质空关联量子遥控通讯技术，利用量子纠缠效应、量子力学中的单量子无法复制、量子纠缠的非定域性和量子加密密钥的完全随机性，并结合用误码率判断识别正确通信者的方法，克服窃听检测难题，解决通信的保密问题，以光子作为传输载体，进行信息传递，使量子保密通信能以可控的方式实现的技术和装置，其特征是：基于微观质能体系与时空关联模型理论和质能时空关联相互作用原理，通过量子纠缠粒子组成的微观质能体系与时空关联的机制，纠缠粒子间直接产生和进行相互作用，不需要相互作用的传递者，实现量子纠缠粒子间的远距离实时动态联动，同时不需要通信通道和信息传输载体，不同的工作模式也可以使用通信通道和信息传输载体，并由量子态发生器、量子纠缠粒子、量子纠缠粒子存储器、量子信源或操作装置、纠缠粒子信息交换器、量子编译码器和量子信宿或执行机构以及遥测系统，共同组成系统，也不需要普通遥控和普通量子通信系统必要的信道及其相关的复杂系统的实现条件，实现其无法干扰和绝对保密的运行模式，解决保密彻底无干扰实时通讯和遥控的技术难题，同时实现无环境条件限制、能在严苛条件和不十分遥远距离下长期安全稳定的正常运行，可作为近、远和遥远距离下实时控制和通信设备应用，也使远距离实时、无干扰、保密控制和通信的实际应用在技术和工程上成为切实可行的，可作为小型、中型和大型遥控和通讯设施安全运行和广泛应用的质空关联量子遥控通讯技术、装置和系统；该技术也可以应用在现有遥控和通讯技术难以或无法应用的环境条件中，如深空、深海、深地层、深山区、无辅助设施区域、危险区等。

2.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用不同的存储机制和方法存储不同类型的量子纠缠粒子，例如可用磁阱、电阱或离子阱、轨道阱、光阱、磁光阱、光纤延迟线、环形光纤等器件分别存储中子、带电粒子和离子、中性原子和光子等；用具有存储尤其是能长期存储一个或多个量子纠缠粒子功能的器件构成量子纠缠粒子存储器。

3.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用两个量子纠缠粒子存储器分别存储两个量子纠缠粒子，构成有量子纠缠关联的匹配量子纠缠粒子存储器对或质空关联芯片对，用类似的方法可构成能满足实际应用需要的足够数量的存有一或多对纠缠粒子的匹配量子纠缠粒子存储器对。

4.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用作用能量小于量子纠缠粒子间量子纠缠能临界值的量子操作方法，对量子纠缠粒子进行操作和量子态检测并获得量子态信息，同时不破坏其量子纠缠态，以此构成长期存储状态下量子纠缠粒子态携带量子信息的输入输出耦合器件，即纠缠粒子信息交换器，构成质空遥控通讯的重要器件。

5.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用量子纠缠粒子的量子态表示一位或多位数字，编码译码信息，可用一个量子纠缠粒子对的一个态表示一位代码，也可同时用多个量子纠缠粒子对组成的系统表示多位代码，对存储在匹配量子纠缠粒子存储器对中的量子纠缠粒子对，用不破坏其纠缠态的量子操作进行编码和译码，不需要通信通道和信息传输载体，直接实现无干扰保密实时信息交换。

6.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用匹配量子纠缠粒子存储器对或质空关联芯片对，做成嵌入式的双芯片，分别嵌入两个分离的质空遥控通讯装置中，实现两个分离装置间的量子遥控和量子通讯功能，例如控制和被控制装置，可用于太空飞船、无人驾驶、自动和智能装置设备系统、智慧交通、智慧城市建设等的无干扰、保密、实时量子遥控和量子通讯。

7.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：由量子态发生器、量子纠缠粒子、量子纠缠粒子存储器、纠缠粒子信息交换器、量子编译码器、1位或多位质空关联芯片对、量子信源或操作装置和量子信宿或执行机构和遥测系统组成的质空关联量子遥控通讯技术的量子遥控、量子通信和量子遥控遥测通信的整套系统。

8.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：其信息交换可以用串行模式，也可用并行模式；并行模式是用多位的匹配量子纠缠粒子存储器对及其构成的多位系统同时进行多位信息的交换，串行模式，简单到只用一位的匹配量子纠缠粒子存储器对就能进行无干扰保密实时信息交换。

9.根据权利要求1所述的质空关联量子遥控通讯技术，其特征是：用一对量子纠缠粒子的纠缠态与非纠缠态表示一位代码，可用不同位数的量子纠缠粒子对组成系统，通过通讯协议判断确定纠缠态与非纠缠态，对量子纠缠粒子对用破坏其纠缠态的测量进行编码和译码，实现无干扰保密实时信息交换。