Kvantekommunikasjon er den sentrale delen av kvanteinformasjonsteknologi. Den har fordelene med absolutt hemmelighold, stor kommunikasjonskapasitet, rask overføringshastighet og så videre. Den kan utføre spesifikke oppgaver som klassisk kommunikasjon ikke kan oppnå. Kvantekommunikasjon kan bruke private nøkkelsystemer som ikke kan dechiffreres for å realisere den virkelige følelsen av sikker kommunikasjon, slik at kvantekommunikasjon har blitt verdens fremste innen vitenskap og teknologi. Kvantekommunikasjon bruker kvantetilstanden som et informasjonselement for å realisere effektiv overføring av informasjon. Det er en annen revolusjon i kommunikasjonshistorien etter telefon- og optisk kommunikasjon.
Hovedkomponentene i kvantekommunikasjon:
Fordeling av kvantehemmelige nøkler:
Kvantekryptografisk distribusjon av hemmelige nøkler brukes ikke til å overføre konfidensielt innhold. Likevel brukes det til å etablere og kommunisere krypteringsbøker, det vil si å tilordne den private nøkkelen til begge sider av personlig kommunikasjon, ofte kjent som kvantekryptografisk kommunikasjon.
I 1984 foreslo Bennett fra USA og Brassart fra Canada BB84-protokollen, som bruker kvantebiter som informasjonsbærere for å kode kvantetilstander ved å bruke polarisasjonsegenskapene til lys for å realisere generering og sikker distribusjon av hemmelige nøkler. I 1992 foreslo Bennett en B92-protokoll basert på to ikke-ortogonale kvantetilstander med enkel flyt og halv effektivitet. Begge disse skjemaene er basert på ett eller flere sett med ortogonale og ikke-ortogonale enkeltkvantetilstander. Til slutt, i 1991, foreslo Ekert fra Storbritannia E91 basert på den maksimale sammenfiltringstilstanden med to partikler, nemlig EPR-paret.
I 1998 ble det foreslått et nytt seks-tilstands kvantekommunikasjonsskjema for polarisasjonsseleksjon på tre konjugerte baser bestående av fire polarisasjonstilstander og venstre- og riktig rotasjon i BB84-protokollen. BB84-protokollen har vist seg å være en sikker kritisk distribusjonsmetode, som ingen har brutt så langt. Prinsippet om kvanteusikkerhet og kvante-ikke-kloning sikrer dens absolutte sikkerhet. Derfor har EPR-protokollen essensiell teoretisk verdi. Den forbinder den sammenfiltrede kvantetilstanden med sikker kvantekommunikasjon og åpner opp en ny måte for sikker kvantekommunikasjon.
kvanteteleportasjon:
Teorien om kvanteteleportasjon som ble foreslått av Bennett og andre forskere i seks land i 1993, er en ren kvantetransmisjonsmodus som bruker kanalen med to partiklers maksimale sammenfiltrede tilstand for å overføre ukjent kvantetilstand, og suksessraten for teleportasjon vil nå 100 % [2].
I 199 fullførte en Zeilinger-gruppe fra Østerrike den første eksperimentelle verifiseringen av prinsippet om kvanteteleportasjon i laboratoriet. I mange filmer dukker et slikt plott ofte opp: en mystisk figur forsvinner plutselig på ett sted og dukker plutselig opp på sin plass. Men fordi kvanteteleportasjon bryter med prinsippet om kvante-ikke-kloning og Heisenbergs usikkerhet i kvantemekanikk, er det bare en slags science fiction i klassisk kommunikasjon.
Imidlertid introduseres det eksepsjonelle konseptet kvanteforvikling i kvantekommunikasjon, som deler den ukjente kvantetilstandsinformasjonen til originalen i to deler: kvanteinformasjon og klassisk informasjon, som får dette utrolige mirakelet til å skje. Kvanteinformasjon er informasjonen som ikke utvinnes i måleprosessen, og klassisk informasjon er den opprinnelige målingen.
Fremgang innen kvantekommunikasjon:
Siden 1994 har kvantekommunikasjon gradvis gått inn i den eksperimentelle fasen og har tatt skrittet fremover mot det praktiske målet, noe som har utmerket utviklingsverdi og økonomiske fordeler. I 1997 eksperimenterte Pan Jianwei, en ung kinesisk forsker, og Bow Meister, en nederlandsk forsker, og realiserte fjernoverføring av ukjente kvantetilstander.
I april 2004 realiserte Sorensen et al. for første gang 1,45 km dataoverføring mellom banker ved å bruke kvanteforviklingsdistribusjon, noe som markerer kvantekommunikasjon fra laboratorium til applikasjonsstadium. For tiden har kvantekommunikasjonsteknologi tiltrukket seg betydelig oppmerksomhet fra myndigheter, industri og akademia. Noen kjente internasjonale selskaper utvikler også aktivt kommersialiseringen av kvanteinformasjon, som British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories i USA, Toshiba i Japan, Siemens i Tyskland, osv. Videre etablerte EUs "globale sikre kommunikasjonsnettverksutviklingsprosjekt basert på kvantekryptografi" i 2008 et 7-noders sikkert kommunikasjonsdemonstrasjons- og verifiseringsnettverk.
I 2010 rapporterte det amerikanske tidsskriftet Time Magazine om suksessen til Kinas 16 km lange kvanteteleportasjonseksperiment i spalten «eksplosive nyheter» med tittelen «Kinas kvantevitenskapelige sprang», noe som indikerte at Kina kan etablere et kvantekommunikasjonsnettverk mellom bakken og satellitten [3]. I 2010 etablerte Japans nasjonale etterretnings- og kommunikasjonsforskningsinstitutt, Mitsubishi Electric og NEC, ID Quantified i Sveits, Toshiba Europe Limited og Wien i Østerrike det seks-noders storbykommunikasjonsnettverket «Tokyo QKD-nettverket» i Tokyo. Nettverket fokuserer på de nyeste forskningsresultatene fra forskningsinstitusjoner og selskaper med høyest utviklingsnivå innen kvantekommunikasjonsteknologi i Japan og Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., som ligger i Kinas «Silicon Valley» – Beijing Zhongguancun, er en høyteknologisk bedrift dedikert til å betjene innenlandske og utenlandske forskningsinstitusjoner, forskningsinstitutter, universiteter og vitenskapelig forskningspersonell i bedrifter. Vårt selskap er hovedsakelig engasjert i uavhengig forskning og utvikling, design, produksjon og salg av optoelektroniske produkter, og tilbyr innovative løsninger og profesjonelle, personlige tjenester for vitenskapelige forskere og industriingeniører. Etter år med uavhengig innovasjon har de dannet en rik og perfekt serie med fotoelektriske produkter, som er mye brukt i kommunal, militær, transport, elektrisitet, finans, utdanning, medisin og andre næringer.
Vi gleder oss til samarbeidet med deg!
Publisert: 05. mai 2023