量子通信系统的简化模型包括量子信源，量子信道和量子信宿三个主要部分。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。另外通常还有辅助信道，是指除了传输信道以外的附加信道，如经典信道，主要用于密钥协商等。
量子通信系统的主要设备包含：通信网络主设备（含核心器件）、终端设备，还包括配套的科学仪器以及系统性的管控和应用软件等。
参考观研天下发布《2018年中国量子通信市场分析报告-行业深度分析与投资前景预测》
当前可应用的量子通信技术主要是基于弱相干激光的单光子协议，典型的技术有BB84协议和DPS协议等。其中基于诱骗态的BB84协议由于其克服了PNS攻击，是目前实际采用的量子通信技术。总体方案是尽量采用现有光纤量子通信线路，在其上面添加核心量子设备，建立QKD中心。网络部分应当分为量子通信网与经典通信网两种网络独立建设，两者通过QKD终端连接，最终生成密钥通过该终端输出至经典通信网。
许多人将量子通信与经典通信隔离开是不正确的，二者是相互连接的。不管是量子密钥分发，还是量子隐形传态，从二者的设计方案可知，它们均未脱离经典通信的方式。量子密钥分发只是负责产生和分发通信需要的密钥，而真正的信息经由加密生成的密文，必须通过经典信道进行传输。在量子隐形传态中，同样也要用经典信道将测量的信息传送出去，经典信息与量子信息联合起来才能实现量子隐形传态。
图：量子通信系统组成
量子通信系统的主要设备包含：通信网络主设备（含核心器件）、终端设备，还包括配套的科学仪器以及系统性的管控和应用软件等。
参考观研天下发布《2018年中国量子通信市场分析报告-行业深度分析与投资前景预测》
当前可应用的量子通信技术主要是基于弱相干激光的单光子协议，典型的技术有BB84协议和DPS协议等。其中基于诱骗态的BB84协议由于其克服了PNS攻击，是目前实际采用的量子通信技术。总体方案是尽量采用现有光纤量子通信线路，在其上面添加核心量子设备，建立QKD中心。网络部分应当分为量子通信网与经典通信网两种网络独立建设，两者通过QKD终端连接，最终生成密钥通过该终端输出至经典通信网。
许多人将量子通信与经典通信隔离开是不正确的，二者是相互连接的。不管是量子密钥分发，还是量子隐形传态，从二者的设计方案可知，它们均未脱离经典通信的方式。量子密钥分发只是负责产生和分发通信需要的密钥，而真正的信息经由加密生成的密文，必须通过经典信道进行传输。在量子隐形传态中，同样也要用经典信道将测量的信息传送出去，经典信息与量子信息联合起来才能实现量子隐形传态。
图：一种典型的量子通信组网结构
目前采用诱骗态方法的最远实验距离是260-300km，基于经典相干态光源的诱骗态方法很难直接完成全球化量子通信任务。远程量子通信的最终实现将依赖于量子中继：在空间建立许多站点，以量子纠缠分发技术先在各相邻站点间建立共享纠缠对，以量子存储技术将纠缠对储存，采用远距离自由空间传输技术实现量子纠缠转换，即增长量子纠缠对的空间分隔距离。如果预先将纠缠对布臵在各相邻站点，纠缠转换操作后便可实现次近邻站点间的共享纠缠，继续操作下去，原则上可以实现在很远的两个站点间建立共享纠缠。即实现远距离量子通信。因此，墨子号量子卫星的发射及科学成本十分具有意义，能解决诱骗态方法通信距离较近的局限性，实现全球化量子通信。
图：量子中继实现通信示意图
量子中继与经典中继(俗称“可信中继”)在安全性上是完全不一样的。可信中继是通过中继把形成的密码“接力”下去，它要求所有中继站都是安全的，在通信双方跨越的中继站中只要有一个不安全，则通信内容完全不安全。而量子中继的中继站只转换纠缠却看不到密码，即便所有中继站都不安全，两个通信终端间形成的密钥及以此为基础的通信仍然绝对安全。
根据量子通信系统的结构，参考产业化的可能路径，分析得出量子通信产业链结构如下：图：量子通信产业链组成
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