Η κβαντική επικοινωνία αποτελεί το κεντρικό μέρος της κβαντικής τεχνολογίας πληροφοριών. Έχει τα πλεονεκτήματα της απόλυτης μυστικότητας, της μεγάλης χωρητικότητας επικοινωνίας, της γρήγορης ταχύτητας μετάδοσης και ούτω καθεξής. Μπορεί να ολοκληρώσει συγκεκριμένες εργασίες που δεν μπορούν να επιτύχουν οι κλασικές επικοινωνίες. Η κβαντική επικοινωνία μπορεί να χρησιμοποιήσει το σύστημα ιδιωτικού κλειδιού, το οποίο δεν μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί, για να υλοποιήσει την πραγματική αίσθηση ασφαλούς επικοινωνίας, επομένως η κβαντική επικοινωνία έχει γίνει η πρώτη γραμμή της επιστήμης και της τεχνολογίας στον κόσμο. Η κβαντική επικοινωνία χρησιμοποιεί την κβαντική κατάσταση ως στοιχείο πληροφοριών για να πραγματοποιήσει την αποτελεσματική μετάδοση πληροφοριών. Είναι μια ακόμη επανάσταση στην ιστορία της επικοινωνίας μετά την τηλεφωνική και την οπτική επικοινωνία.
Τα κύρια συστατικά της κβαντικής επικοινωνίας:
Κατανομή κβαντικού μυστικού κλειδιού:
Η διανομή κβαντικού μυστικού κλειδιού δεν χρησιμοποιείται για τη μετάδοση εμπιστευτικού περιεχομένου. Ωστόσο, χρησιμοποιείται για τη δημιουργία και την επικοινωνία ενός κρυπτογραφικού βιβλίου, δηλαδή για την εκχώρηση του ιδιωτικού κλειδιού και στις δύο πλευρές της προσωπικής επικοινωνίας, κάτι που είναι κοινώς γνωστό ως κβαντική κρυπτογραφική επικοινωνία.
Το 1984, ο Bennett από τις Ηνωμένες Πολιτείες και ο Brassart από τον Καναδά πρότειναν το πρωτόκολλο BB84, το οποίο χρησιμοποιεί κβαντικά bits ως φορείς πληροφοριών για την κωδικοποίηση κβαντικών καταστάσεων χρησιμοποιώντας χαρακτηριστικά πόλωσης του φωτός για να πραγματοποιήσει τη δημιουργία και την ασφαλή κατανομή μυστικών κλειδιών. Το 1992, ο Bennett πρότεινε ένα πρωτόκολλο B92 βασισμένο σε δύο μη ορθογώνιες κβαντικές καταστάσεις με απλή ροή και μισή απόδοση. Και τα δύο αυτά σχήματα βασίζονται σε ένα ή περισσότερα σύνολα ορθογώνιων και μη ορθογώνιων μεμονωμένων κβαντικών καταστάσεων. Τέλος, το 1991, ο Ekert από το Ηνωμένο Βασίλειο πρότεινε το E91 βασισμένο στην κατάσταση μέγιστης εμπλοκής δύο σωματιδίων, δηλαδή το ζεύγος EPR.
Το 1998, προτάθηκε ένα άλλο σχήμα κβαντικής επικοινωνίας έξι καταστάσεων για την επιλογή πόλωσης σε τρεις συζευγμένες βάσεις που αποτελούνται από τέσσερις καταστάσεις πόλωσης και αριστερή και σωστή περιστροφή στο πρωτόκολλο BB84. Το πρωτόκολλο BB84 έχει αποδειχθεί ότι είναι μια ασφαλής μέθοδος κρίσιμης κατανομής, η οποία δεν έχει παραβιαστεί από κανέναν μέχρι στιγμής. Η αρχή της κβαντικής αβεβαιότητας και η κβαντική μη κλωνοποίηση εξασφαλίζουν την απόλυτη ασφάλειά της. Επομένως, το πρωτόκολλο EPR έχει ουσιαστική θεωρητική αξία. Συνδέει την εμπλεκόμενη κβαντική κατάσταση με την ασφαλή κβαντική επικοινωνία και ανοίγει έναν νέο δρόμο για ασφαλή κβαντική επικοινωνία.
κβαντική τηλεμεταφορά:
Η θεωρία της κβαντικής τηλεμεταφοράς που προτάθηκε από τον Bennett και άλλους επιστήμονες σε έξι χώρες το 1993 είναι ένας καθαρός κβαντικός τρόπος μετάδοσης που χρησιμοποιεί το κανάλι της μέγιστης εμπλοκής δύο σωματιδίων για τη μετάδοση άγνωστης κβαντικής κατάστασης, και το ποσοστό επιτυχίας της τηλεμεταφοράς θα φτάσει το 100% [2].
Το 199, μια ομάδα Zeilinger από την Αυστρία ολοκλήρωσε την πρώτη πειραματική επαλήθευση της αρχής της κβαντικής τηλεμεταφοράς στο εργαστήριο. Σε πολλές ταινίες, εμφανίζεται συχνά μια τέτοια πλοκή: μια μυστηριώδης φιγούρα εξαφανίζεται ξαφνικά σε ένα μέρος και ξαφνικά εμφανίζεται στη θέση της. Ωστόσο, επειδή η κβαντική τηλεμεταφορά παραβιάζει την αρχή της κβαντικής μη κλωνοποίησης και την αβεβαιότητα του Heisenberg στην κβαντομηχανική, είναι απλώς ένα είδος επιστημονικής φαντασίας στην κλασική επικοινωνία.
Ωστόσο, η εξαιρετική έννοια της κβαντικής διεμπλοκής εισάγεται στην κβαντική επικοινωνία, η οποία διαιρεί τις άγνωστες πληροφορίες κβαντικής κατάστασης του πρωτοτύπου σε δύο μέρη: κβαντικές πληροφορίες και κλασικές πληροφορίες, γεγονός που κάνει αυτό το απίστευτο θαύμα να συμβαίνει. Οι κβαντικές πληροφορίες είναι οι πληροφορίες που δεν εξάγονται στη διαδικασία μέτρησης, και οι κλασικές πληροφορίες είναι η αρχική μέτρηση.
Πρόοδος στην κβαντική επικοινωνία:
Από το 1994, η κβαντική επικοινωνία έχει σταδιακά εισέλθει στο πειραματικό στάδιο και προχωρά προς την επίτευξη του πρακτικού στόχου, ο οποίος έχει εξαιρετική αναπτυξιακή αξία και οικονομικά οφέλη. Το 1997, ο Pan Jianwei, ένας νεαρός Κινέζος επιστήμονας, και ο Bow Meister, ένας Ολλανδός επιστήμονας, πειραματίστηκαν και πραγματοποίησαν την εξ αποστάσεως μετάδοση άγνωστων κβαντικών καταστάσεων.
Τον Απρίλιο του 2004, οι Sorensen et al. πραγματοποίησαν για πρώτη φορά μετάδοση δεδομένων 1,45 χλμ. μεταξύ τραπεζών χρησιμοποιώντας την κβαντική κατανομή εμπλοκής, σηματοδοτώντας την κβαντική επικοινωνία από το εργαστήριο στο στάδιο της εφαρμογής. Προς το παρόν, η τεχνολογία κβαντικής επικοινωνίας έχει προσελκύσει σημαντική προσοχή από κυβερνήσεις, βιομηχανία και ακαδημαϊκούς. Ορισμένες διάσημες διεθνείς εταιρείες αναπτύσσουν επίσης ενεργά την εμπορευματοποίηση κβαντικών πληροφοριών, όπως η British Telephone and Telegraph Company, η Bell, η IBM, τα εργαστήρια at & T στις Ηνωμένες Πολιτείες, η Toshiba στην Ιαπωνία, η Siemens στη Γερμανία κ.λπ. Επιπλέον, το 2008, το «έργο ανάπτυξης παγκόσμιου ασφαλούς δικτύου επικοινωνίας βασισμένο στην κβαντική κρυπτογραφία» της Ευρωπαϊκής Ένωσης δημιούργησε ένα δίκτυο επίδειξης και επαλήθευσης ασφαλούς επικοινωνίας 7 κόμβων.
Το 2010, το αμερικανικό περιοδικό Time ανέφερε την επιτυχία του πειράματος κβαντικής τηλεμεταφοράς 16 χιλιομέτρων της Κίνας στη στήλη «εκρηκτικά νέα» με τον τίτλο «άλμα στην κβαντική επιστήμη της Κίνας», υποδεικνύοντας ότι η Κίνα μπορεί να δημιουργήσει ένα κβαντικό δίκτυο επικοινωνίας μεταξύ του εδάφους και του δορυφόρου [3]. Το 2010, το Εθνικό Ινστιτούτο Πληροφοριών και Επικοινωνιών της Ιαπωνίας και οι Mitsubishi Electric και NEC, ID Quantified της Ελβετίας, η Toshiba Europe Limited και η Βιέννη της Αυστρίας ίδρυσαν το μητροπολιτικό δίκτυο κβαντικής επικοινωνίας έξι κόμβων «Tokyo QKD network» στο Τόκιο. Το δίκτυο επικεντρώνεται στα τελευταία ερευνητικά αποτελέσματα ερευνητικών ιδρυμάτων και εταιρειών με το υψηλότερο επίπεδο ανάπτυξης στην τεχνολογία κβαντικής επικοινωνίας στην Ιαπωνία και την Ευρώπη.
Η Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., που βρίσκεται στην «Silicon Valley» της Κίνας - Beijing Zhongguancun, είναι μια επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας αφιερωμένη στην εξυπηρέτηση εγχώριων και ξένων ερευνητικών ιδρυμάτων, ερευνητικών ινστιτούτων, πανεπιστημίων και προσωπικού επιστημονικής έρευνας επιχειρήσεων. Η εταιρεία μας ασχολείται κυρίως με την ανεξάρτητη έρευνα και ανάπτυξη, το σχεδιασμό, την κατασκευή, τις πωλήσεις οπτοηλεκτρονικών προϊόντων και παρέχει καινοτόμες λύσεις και επαγγελματικές, εξατομικευμένες υπηρεσίες σε επιστημονικούς ερευνητές και βιομηχανικούς μηχανικούς. Μετά από χρόνια ανεξάρτητης καινοτομίας, έχει δημιουργήσει μια πλούσια και τέλεια σειρά φωτοηλεκτρικών προϊόντων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως σε δημοτικές, στρατιωτικές, μεταφορές, ηλεκτρική ενέργεια, χρηματοοικονομικά, εκπαίδευση, ιατρική και άλλες βιομηχανίες.
Ανυπομονούμε για τη συνεργασία μαζί σας!
Ώρα δημοσίευσης: 05 Μαΐου 2023