Kvantkommunikation är den centrala delen av kvantinformationsteknik. Den har fördelarna med absolut sekretess, stor kommunikationskapacitet, snabb överföringshastighet och så vidare. Den kan utföra specifika uppgifter som klassisk kommunikation inte kan uppnå. Kvantkommunikation kan använda privata nyckelsystem, som inte kan dechiffreras, för att förverkliga den verkliga känslan av säker kommunikation, så kvantkommunikation har blivit framkant inom vetenskap och teknik i världen. Kvantkommunikation använder kvanttillståndet som ett informationselement för att förverkliga effektiv informationsöverföring. Det är ytterligare en revolution i kommunikationshistorien efter telefon- och optisk kommunikation.
Huvudkomponenterna i kvantkommunikation:
Distribution av kvantnyckelns hemlighet:
Kvantkryptografisk distribution av hemliga nycklar används inte för att överföra konfidentiellt innehåll. Ändå används det för att upprätta och kommunicera krypteringsböcker, det vill säga att tilldela den privata nyckeln till båda sidor av personlig kommunikation, allmänt känt som kvantkryptografisk kommunikation.
År 1984 föreslog Bennett från USA och Brassart från Kanada BB84-protokollet, som använder kvantbitar som informationsbärare för att koda kvanttillstånd genom att använda ljusets polarisationsegenskaper för att realisera generering och säker distribution av hemliga nycklar. År 1992 föreslog Bennett ett B92-protokoll baserat på två icke-ortogonala kvanttillstånd med enkelt flöde och halv effektivitet. Båda dessa scheman är baserade på en eller flera uppsättningar ortogonala och icke-ortogonala enskilda kvanttillstånd. Slutligen, år 1991, föreslog Ekert från Storbritannien E91 baserat på det maximala sammanflätningstillståndet med två partiklar, nämligen EPR-paret.
År 1998 föreslogs ytterligare ett sextillstånds kvantkommunikationsschema för polarisationsval på tre konjugerade baser bestående av fyra polarisationstillstånd och vänster- och korrekt rotation i BB84-protokollet. BB84-protokollet har visat sig vara en säker kritisk distributionsmetod, som hittills inte har brutits av någon. Principen om kvantosäkerhet och kvant-icke-kloning säkerställer dess absoluta säkerhet. Därför har EPR-protokollet ett väsentligt teoretiskt värde. Det kopplar samman det intrasslade kvanttillståndet med säker kvantkommunikation och öppnar upp ett nytt sätt för säker kvantkommunikation.
kvantteleportation:
Teorin om kvantteleportation som föreslogs av Bennett och andra forskare i sex länder 1993 är ett rent kvanttransmissionsläge som använder kanalen med tvåpartiklars maximala intrasslade tillstånd för att överföra okänt kvanttillstånd, och teleportationens framgångsgrad når 100 % [2].
År 199 slutförde en a. Zeilinger-grupp från Österrike den första experimentella verifieringen av principen om kvantteleportation i laboratoriet. I många filmer dyker ofta en sådan handling upp: en mystisk figur försvinner plötsligt på ett ställe och dyker plötsligt upp på sin plats. Men eftersom kvantteleportation bryter mot principen om kvant-icke-kloning och Heisenbergs osäkerhet inom kvantmekanik, är det bara en sorts science fiction inom klassisk kommunikation.
Emellertid introduceras det exceptionella konceptet kvantintrassling i kvantkommunikation, vilket delar upp originalets okända kvanttillståndsinformation i två delar: kvantinformation och klassisk information, vilket får detta otroliga mirakel att hända. Kvantinformation är den information som inte extraheras i mätprocessen, och klassisk information är den ursprungliga mätningen.
Framsteg inom kvantkommunikation:
Sedan 1994 har kvantkommunikation gradvis gått in i experimentstadiet och gått framåt mot det praktiska målet, vilket har utmärkt utvecklingsvärde och ekonomiska fördelar. År 1997 experimenterade den unge kinesiske forskaren Pan Jianwei och den holländske forskaren Bow Meister med och insåg fjärröverföring av okända kvanttillstånd.
I april 2004 realiserade Sorensen et al. för första gången 1,45 km dataöverföring mellan banker genom att använda kvantentanglementdistribution, vilket markerade kvantkommunikationen från laboratorie- till tillämpningsstadiet. För närvarande har kvantkommunikationstekniken lockat betydande uppmärksamhet från regeringar, industri och akademi. Några kända internationella företag utvecklar också aktivt kommersialiseringen av kvantinformation, såsom British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories i USA, Toshiba i Japan, Siemens i Tyskland, etc. Dessutom inrättade Europeiska unionens "globala säkra kommunikationsnätverksutvecklingsprojekt baserat på kvantkryptografi" år 2008 ett 7-noders säkert kommunikationsdemonstrations- och verifieringsnätverk.
År 2010 rapporterade den amerikanska tidskriften Time om framgången med Kinas 16 km långa kvantteleportationsexperiment i kolumnen "explosiva nyheter" med rubriken "Kinas kvantvetenskapliga språng", vilket indikerade att Kina kan etablera ett kvantkommunikationsnätverk mellan marken och satelliten [3]. År 2010 etablerade Japans nationella underrättelse- och kommunikationsforskningsinstitut, Mitsubishi Electric och NEC, ID Quantified i Schweiz, Toshiba Europe Limited och hela Wien i Österrike det sexnodiga storstadskvantkommunikationsnätverket "Tokyo QKD-nätverket" i Tokyo. Nätverket fokuserar på de senaste forskningsresultaten från forskningsinstitutioner och företag med den högsta utvecklingsnivån inom kvantkommunikationsteknik i Japan och Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., beläget i Kinas "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, är ett högteknologiskt företag som är dedikerat till att betjäna inhemska och utländska forskningsinstitut, universitet och vetenskaplig personal inom företagsforskning. Vårt företag är huvudsakligen verksamt inom oberoende forskning och utveckling, design, tillverkning och försäljning av optoelektroniska produkter och erbjuder innovativa lösningar och professionella, personliga tjänster för forskare och industriingenjörer. Efter år av oberoende innovation har företaget bildat en rik och perfekt serie av fotoelektriska produkter, som används i stor utsträckning inom kommunal, militär, transport, elkraft, finans, utbildning, medicin och andra industrier.
Vi ser fram emot samarbetet med dig!
Publiceringstid: 5 maj 2023