Квантова комунікація є центральною частиною квантової інформаційної технології. Вона має переваги абсолютної секретності, великої комунікаційної ємності, високої швидкості передачі тощо. Вона може виконувати конкретні завдання, які класична комунікація не може виконати. Квантова комунікація може використовувати систему закритих ключів, яку неможливо розшифрувати, для реалізації справжнього відчуття безпечного зв'язку, тому квантова комунікація стала передовим напрямком науки і техніки у світі. Квантова комунікація використовує квантовий стан як інформаційний елемент для реалізації ефективної передачі інформації. Це ще одна революція в історії комунікації після телефонного та оптичного зв'язку.
Основні компоненти квантової комунікації:
Розподіл квантового секретного ключа:
Квантовий розподіл секретних ключів не використовується для передачі конфіденційного контенту. Тим не менш, він використовується для встановлення та передачі шифровальної книги, тобто для призначення закритого ключа обом сторонам особистого спілкування, що зазвичай називається квантовою криптографією.
У 1984 році Беннетт зі США та Брассарт з Канади запропонували протокол BB84, який використовує квантові біти як носії інформації для кодування квантових станів, використовуючи поляризаційні характеристики світла для реалізації генерації та безпечного розподілу секретних ключів. У 1992 році Беннетт запропонував протокол B92, заснований на двох неортогональних квантових станах з простим потоком та половинною ефективністю. Обидві ці схеми базуються на одному або кількох наборах ортогональних та неортогональних одиничних квантових станів. Нарешті, у 1991 році Екерт з Великобританії запропонував E91, заснований на стані максимальної заплутаності двох частинок, а саме на парі ЕПР.
У 1998 році в протоколі BB84 було запропоновано ще одну схему квантового зв'язку з шістьма станами для вибору поляризації на трьох спряжених основах, що складаються з чотирьох станів поляризації та лівого та власного обертання. Протокол BB84 довів свою ефективність як безпечний метод критичного розподілу, який досі ніким не був зламаний. Принцип квантової невизначеності та квантового неклонування забезпечують його абсолютну безпеку. Тому протокол EPR має суттєву теоретичну цінність. Він пов'язує заплутаний квантовий стан із безпечним квантовим зв'язком та відкриває новий шлях для безпечного квантового зв'язку.
квантова телепортація:
Теорія квантової телепортації, запропонована Беннеттом та іншими вченими в шести країнах у 1993 році, являє собою чисто квантовий режим передачі, який використовує канал максимально заплутаного стану двох частинок для передачі невідомого квантового стану, а рівень успішності телепортації досягає 100% [2].
У 199 році група А. Цайлінгера з Австрії завершила першу експериментальну перевірку принципу квантової телепортації в лабораторії. У багатьох фільмах часто з'являється такий сюжет: таємнича фігура раптово зникає в одному місці, а потім раптово з'являється на своєму місці. Однак, оскільки квантова телепортація порушує принцип квантової неклонованості та невизначеність Гейзенберга в квантовій механіці, це просто свого роду наукова фантастика в класичній комунікації.
Однак у квантову комунікацію впроваджується виняткова концепція квантової заплутаності, яка розділяє невідому інформацію про квантовий стан оригіналу на дві частини: квантову інформацію та класичну інформацію, що й робить це неймовірне диво реальним. Квантова інформація — це інформація, не вилучена в процесі вимірювання, а класична інформація — це початкове вимірювання.
Прогрес у квантовому спілкуванні:
З 1994 року квантова комунікація поступово перейшла в експериментальну стадію та крокує вперед до практичної мети, що має чудову цінність для розвитку та економічні вигоди. У 1997 році молодий китайський вчений Пан Цзяньвей та голландський вчений Боу Майстер провели експерименти та реалізували дистанційну передачу невідомих квантових станів.
У квітні 2004 року Соренсен та ін. вперше реалізували передачу даних між банками на відстань 1,45 км, використовуючи розподіл квантової заплутаності, що позначило квантовий зв'язок від лабораторії до стадії застосування. Наразі технологія квантового зв'язку привернула значну увагу урядів, промисловості та наукових кіл. Деякі відомі міжнародні компанії також активно розвивають комерціалізацію квантової інформації, такі як British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, лабораторії AT&T у Сполучених Штатах, компанія Toshiba в Японії, компанія Siemens у Німеччині тощо. Крім того, у 2008 році в рамках «глобального проекту розвитку безпечної комунікаційної мережі на основі квантової криптографії» Європейського Союзу було створено 7-вузлову демонстраційну та верифікаційну мережу безпечного зв'язку.
У 2010 році американський журнал Time повідомив про успіх китайського експерименту з квантової телепортації на 16 км у рубриці «Вибухові новини» під назвою «Стрибок китайської квантової науки», що свідчить про те, що Китай може створити квантову комунікаційну мережу між Землею та супутником [3]. У 2010 році Національний науково-дослідний інститут розвідки та зв'язку Японії, а також компанії Mitsubishi Electric та NEC, ID Quantified (Швейцарія), Toshiba Europe Limited та Відень (Австрія) створили в Токіо шестивузлову метрополітенську квантову комунікаційну мережу «Tokyo QKD network». Мережа зосереджена на останніх результатах досліджень дослідницьких установ та компаній з найвищим рівнем розвитку квантових комунікаційних технологій у Японії та Європі.
Компанія Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., розташована в китайській «Кремнієвій долині» – Пекін Чжунгуаньцунь, – це високотехнологічне підприємство, що спеціалізується на обслуговуванні вітчизняних та іноземних дослідницьких установ, інститутів, університетів та науково-дослідного персоналу підприємств. Наша компанія в основному займається незалежними дослідженнями та розробками, проектуванням, виробництвом, продажем оптоелектронної продукції, а також надає інноваційні рішення та професійні, персоналізовані послуги науковцям-дослідникам та промисловим інженерам. Після років незалежних інновацій вона створила багату та досконалу серію фотоелектричних продуктів, які широко використовуються в муніципальній, військовій, транспортній, електроенергетичній, фінансовій, освітній, медичній та інших галузях промисловості.
Ми з нетерпінням чекаємо на співпрацю з вами!
Час публікації: 05 травня 2023 р.