Komunikacja kwantowa jest centralną częścią technologii informacji kwantowej. Ma zalety absolutnej tajemnicy, dużej przepustowości komunikacyjnej, szybkiej prędkości transmisji itd. Może wykonywać określone zadania, których nie może osiągnąć komunikacja klasyczna. Komunikacja kwantowa może wykorzystywać system klucza prywatnego, którego nie można rozszyfrować, aby zrealizować prawdziwy sens bezpiecznej komunikacji, więc komunikacja kwantowa stała się na czele nauki i technologii na świecie. Komunikacja kwantowa wykorzystuje stan kwantowy jako element informacji, aby zrealizować skuteczną transmisję informacji. Jest to kolejna rewolucja w historii komunikacji po telefonie i komunikacji optycznej.
Główne elementy komunikacji kwantowej:
Dystrybucja tajnego klucza kwantowego:
Dystrybucja tajnego klucza kwantowego nie jest wykorzystywana do przesyłania poufnych treści. Nadal służy do ustanawiania i komunikowania książki szyfrów, czyli do przypisywania klucza prywatnego obu stronom osobistej komunikacji, powszechnie znanej jako komunikacja kryptografii kwantowej.
W 1984 roku Bennett ze Stanów Zjednoczonych i Brassart z Kanady zaproponowali protokół BB84, który wykorzystuje bity kwantowe jako nośniki informacji do kodowania stanów kwantowych, wykorzystując charakterystyki polaryzacji światła, aby zrealizować generowanie i bezpieczną dystrybucję tajnych kluczy. W 1992 roku Bennett zaproponował protokół B92 oparty na dwóch nieortogonalnych stanach kwantowych z prostym przepływem i połową wydajności. Oba te schematy opierają się na jednym lub większej liczbie zestawów ortogonalnych i nieortogonalnych pojedynczych stanów kwantowych. Wreszcie w 1991 roku Ekert z Wielkiej Brytanii zaproponował protokół E91 oparty na dwucząstkowym stanie maksymalnego splątania, mianowicie parze EPR.
W 1998 roku zaproponowano kolejny sześciostanowy schemat komunikacji kwantowej do wyboru polaryzacji na trzech sprzężonych bazach składających się z czterech stanów polaryzacji oraz rotacji lewej i właściwej w protokole BB84. Udowodniono, że protokół BB84 jest bezpieczną metodą dystrybucji krytycznej, której do tej pory nikt nie złamał. Zasada nieoznaczoności kwantowej i kwantowego nieklonowania zapewniają jego absolutne bezpieczeństwo. Dlatego protokół EPR ma istotną wartość teoretyczną. Łączy splątany stan kwantowy z bezpieczną komunikacją kwantową i otwiera nowy sposób na bezpieczną komunikację kwantową.
teleportacja kwantowa:
Teoria teleportacji kwantowej zaproponowana przez Bennetta i innych naukowców w sześciu krajach w 1993 r. jest czystym trybem transmisji kwantowej, który wykorzystuje kanał maksymalnie splątanego stanu dwóch cząstek do przesyłania nieznanego stanu kwantowego, a wskaźnik powodzenia teleportacji osiągnie 100% [2].
W 1999 roku grupa A. Zeilingera z Austrii dokonała pierwszej eksperymentalnej weryfikacji zasady teleportacji kwantowej w laboratorium. W wielu filmach często pojawia się taka fabuła: tajemnicza postać nagle znika w jednym miejscu, nagle wydaje się na swoim miejscu. Jednak ponieważ teleportacja kwantowa narusza zasadę kwantowego nieklonowania i nieoznaczoność Heisenberga w mechanice kwantowej, jest to po prostu rodzaj science fiction w klasycznej komunikacji.
Jednakże wyjątkowa koncepcja splątania kwantowego jest wprowadzana do komunikacji kwantowej, która dzieli nieznaną informację o stanie kwantowym oryginału na dwie części: informację kwantową i informację klasyczną, co sprawia, że ten niesamowity cud się zdarza. Informacja kwantowa to informacja niewydobyta w procesie pomiaru, a informacja klasyczna to oryginalny pomiar.
Postęp w komunikacji kwantowej:
Od 1994 roku komunikacja kwantowa stopniowo wkroczyła w fazę eksperymentalną i zmierza do praktycznego celu, który ma doskonałą wartość rozwojową i korzyści ekonomiczne. W 1997 roku pan Jianwei, młody chiński naukowiec, i bow meister, holenderski naukowiec, eksperymentowali i zrealizowali zdalną transmisję nieznanych stanów kwantowych.
W kwietniu 2004 r. Sorensen i in. po raz pierwszy zrealizowali transmisję danych na odległość 1,45 km między bankami, wykorzystując rozkład splątania kwantowego, wyznaczając komunikację kwantową od etapu laboratoryjnego do etapu zastosowania. Obecnie technologia komunikacji kwantowej przyciągnęła znaczną uwagę rządów, przemysłu i środowiska akademickiego. Niektóre znane międzynarodowe firmy również aktywnie rozwijają komercjalizację informacji kwantowej, takie jak British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories w Stanach Zjednoczonych, Toshiba Company w Japonii, Siemens Company w Niemczech itp. Ponadto w 2008 r. projekt rozwoju globalnej bezpiecznej sieci komunikacyjnej Unii Europejskiej oparty na kryptografii kwantowej utworzył 7-węzłową bezpieczną sieć komunikacyjną Demonstration and Verification.
W 2010 roku amerykański magazyn Time poinformował o sukcesie chińskiego eksperymentu z teleportacją kwantową na odległość 16 km w rubryce „explosive news” pod tytułem „leap of China's Quantum Science”, wskazując, że Chiny mogą ustanowić sieć komunikacji kwantowej między ziemią a satelitą [3]. W 2010 roku japoński krajowy Instytut Badań nad Wywiadem i Komunikacją oraz Mitsubishi Electric i NEC, ID Quantified ze Szwajcarii, Toshiba Europe Limited i cały Wiedeń z Austrii utworzyły sześciowęzłową metropolitalną sieć komunikacji kwantowej „Tokyo QKD network” w Tokio. Sieć koncentruje się na najnowszych wynikach badań instytucji badawczych i firm o najwyższym poziomie rozwoju technologii komunikacji kwantowej w Japonii i Europie.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. z siedzibą w chińskiej „Dolinie Krzemowej” – Beijing Zhongguancun, jest przedsiębiorstwem high-tech, które zajmuje się obsługą krajowych i zagranicznych instytucji badawczych, instytutów badawczych, uniwersytetów i personelu naukowego przedsiębiorstw. Nasza firma zajmuje się głównie niezależnymi badaniami i rozwojem, projektowaniem, produkcją, sprzedażą produktów optoelektronicznych oraz dostarcza innowacyjne rozwiązania i profesjonalne, spersonalizowane usługi dla naukowców i inżynierów przemysłowych. Po latach niezależnej innowacji utworzyła bogatą i doskonałą serię produktów fotoelektrycznych, które są szeroko stosowane w przemyśle komunalnym, wojskowym, transportowym, energetycznym, finansowym, edukacyjnym, medycznym i innych.
Czekamy na współpracę z Państwem!
Czas publikacji: 05-05-2023