Kvantekommunikation er den centrale del af kvanteinformationsteknologi. Den har fordelene ved absolut hemmeligholdelse, stor kommunikationskapacitet, hurtig transmissionshastighed osv. Den kan udføre specifikke opgaver, som klassisk kommunikation ikke kan opnå. Kvantekommunikation kan bruge private nøglesystemer, som ikke kan dechifreres, for at realisere den reelle følelse af sikker kommunikation, så kvantekommunikation er blevet verdens førende inden for videnskab og teknologi. Kvantekommunikation bruger kvantetilstanden som et informationselement til at realisere effektiv transmission af information. Det er endnu en revolution i kommunikationens historie efter telefon- og optisk kommunikation.
Hovedkomponenterne i kvantekommunikation:
Fordeling af kvantehemmelige nøgler:
Kvantekryptografisk distribution af hemmelige nøgler bruges ikke til at overføre fortroligt indhold. Det bruges dog til at etablere og kommunikere krypteringsbøger, det vil sige at tildele den private nøgle til begge sider af personlig kommunikation, almindeligvis kendt som kvantekryptografisk kommunikation.
I 1984 foreslog Bennett fra USA og Brassart fra Canada BB84-protokollen, som bruger kvantebits som informationsbærere til at kode kvantetilstande ved at bruge lysets polarisationskarakteristika til at realisere generering og sikker distribution af hemmelige nøgler. I 1992 foreslog Bennett en B92-protokol baseret på to ikke-ortogonale kvantetilstande med simpel strømning og halv effektivitet. Begge disse ordninger er baseret på et eller flere sæt af ortogonale og ikke-ortogonale enkeltkvantetilstande. Endelig, i 1991, foreslog Ekert fra Storbritannien E91 baseret på den maksimale to-partikel-sammenfiltringstilstand, nemlig EPR-parret.
I 1998 blev der i BB84-protokollen foreslået endnu et seks-tilstands kvantekommunikationsskema til polarisationsselektion på tre konjugerede baser bestående af fire polarisationstilstande og venstre- og korrekt rotation. BB84-protokollen har vist sig at være en sikker kritisk distributionsmetode, som ingen hidtil har brudt. Princippet om kvanteusikkerhed og kvante-ikke-kloning sikrer dens absolutte sikkerhed. Derfor har EPR-protokollen en væsentlig teoretisk værdi. Den forbinder den sammenfiltrede kvantetilstand med sikker kvantekommunikation og åbner en ny vej for sikker kvantekommunikation.
kvanteteleportation:
Teorien om kvanteteleportation, der blev foreslået af Bennett og andre forskere i seks lande i 1993, er en ren kvantetransmissionstilstand, der bruger kanalen med to partiklers maksimale sammenfiltrede tilstand til at transmittere en ukendt kvantetilstand, og succesraten for teleportation vil nå 100% [2].
I 199 færdiggjorde en Zeilinger-gruppe fra Østrig den første eksperimentelle verifikation af princippet om kvanteteleportation i laboratoriet. I mange film optræder et sådant plot ofte: en mystisk figur forsvinder pludselig ét sted og dukker pludselig op på sin plads. Men fordi kvanteteleportation overtræder princippet om kvante-ikke-kloning og Heisenbergs usikkerhed i kvantemekanik, er det blot en slags science fiction i klassisk kommunikation.
Imidlertid introduceres det exceptionelle koncept kvantesammenfiltring i kvantekommunikation, som opdeler den ukendte kvantetilstandsinformation fra originalen i to dele: kvanteinformation og klassisk information, hvilket får dette utrolige mirakel til at ske. Kvanteinformation er den information, der ikke udvindes i måleprocessen, og klassisk information er den oprindelige måling.
Fremskridt inden for kvantekommunikation:
Siden 1994 er kvantekommunikation gradvist gået ind i den eksperimentelle fase og har bevæget sig fremad mod det praktiske mål, hvilket har fremragende udviklingsværdi og økonomiske fordele. I 1997 eksperimenterede den unge kinesiske videnskabsmand Pan Jianwei og den hollandske videnskabsmand Bow Meister med at realisere fjerntransmission af ukendte kvantetilstande.
I april 2004 realiserede Sorensen et al. for første gang 1,45 km dataoverførsel mellem banker ved hjælp af kvanteforviklingsdistribution, hvilket markerer kvantekommunikation fra laboratorie- til anvendelsesstadiet. I øjeblikket har kvantekommunikationsteknologi tiltrukket sig betydelig opmærksomhed fra regeringer, industri og den akademiske verden. Nogle berømte internationale virksomheder udvikler også aktivt kommercialiseringen af kvanteinformation, såsom British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories i USA, Toshiba i Japan, Siemens i Tyskland osv. Desuden oprettede Den Europæiske Unions "globale sikre kommunikationsnetværksudviklingsprojekt baseret på kvantekryptografi" i 2008 et 7-noders sikkert kommunikationsdemonstrations- og verifikationsnetværk.
I 2010 rapporterede det amerikanske tidsskrift Time Magazine om succesen med Kinas 16 km lange kvanteteleportationseksperiment i spalten "Eksplosive nyheder" med titlen "Kinas kvantevidenskabelige spring", hvilket indikerede, at Kina kan etablere et kvantekommunikationsnetværk mellem jorden og satellitten [3]. I 2010 etablerede Japans nationale efterretnings- og kommunikationsforskningsinstitut, Mitsubishi Electric og NEC, ID Quantified i Schweiz, Toshiba Europe Limited og Wien i Østrig det seks-node metropolitanske kvantekommunikationsnetværk "Tokyo QKD network" i Tokyo. Netværket fokuserer på de seneste forskningsresultater fra forskningsinstitutioner og virksomheder med det højeste udviklingsniveau inden for kvantekommunikationsteknologi i Japan og Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., der er beliggende i Kinas "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, er en højteknologisk virksomhed dedikeret til at betjene indenlandske og udenlandske forskningsinstitutioner, universiteter og videnskabeligt forskningspersonale i virksomheder. Vores virksomhed beskæftiger sig primært med uafhængig forskning og udvikling, design, fremstilling og salg af optoelektroniske produkter og leverer innovative løsninger og professionelle, personlige tjenester til videnskabelige forskere og industrielle ingeniører. Efter mange års uafhængig innovation har virksomheden dannet en rig og perfekt serie af fotoelektriske produkter, der er meget udbredt inden for kommunal, militær, transport, el, finans, uddannelse, medicin og andre industrier.
Vi ser frem til samarbejdet med dig!
Udsendelsestidspunkt: 5. maj 2023