A kvantumkommunikáció a kvantuminformatika központi eleme. Előnyei közé tartozik az abszolút titkosság, a nagy kommunikációs kapacitás, a gyors átviteli sebesség és így tovább. Olyan speciális feladatokat is képes ellátni, amelyeket a klasszikus kommunikáció nem tud megvalósítani. A kvantumkommunikáció a titkos kulcsrendszert használhatja, amelyet nem lehet megfejteni a biztonságos kommunikáció valódi értelmének megvalósításához, így a kvantumkommunikáció a tudomány és a technológia élvonalába került a világon. A kvantumkommunikáció a kvantumállapotot információelemként használja az információ hatékony továbbítására. Ez egy újabb forradalom a kommunikáció történetében a telefon és az optikai kommunikáció után.
A kvantumkommunikáció főbb összetevői:
Kvantum titkos kulcs kiosztása：
A kvantum titkoskulcs-elosztást nem bizalmas tartalom továbbítására használják. Ellenben titkoskönyv létrehozására és közlésére, azaz a személyes kommunikáció mindkét oldalához privát kulcs hozzárendelésére, közismert nevén kvantumkriptográfiai kommunikációra.
1984-ben az amerikai Bennett és a kanadai Brassart javasolta a BB84 protokollt, amely kvantumbiteket használ információhordozóként kvantumállapotok kódolására a fény polarizációs jellemzőinek felhasználásával, hogy megvalósítsa a titkos kulcsok generálását és biztonságos elosztását. 1992-ben Bennett egy B92 protokollt javasolt, amely két nem ortogonális kvantumállapoton alapul, egyszerű áramlással és felezési hatékonysággal. Mindkét séma egy vagy több ortogonális és nem ortogonális egyetlen kvantumállapot-készleten alapul. Végül 1991-ben az Egyesült Királyságbeli Ekert az E91 protokollt javasolta a két részecske maximális összefonódási állapota, nevezetesen az EPR pár alapján.
1998-ban egy másik hatállapotú kvantumkommunikációs sémát javasoltak a polarizáció kiválasztására három konjugált bázison, amelyek négy polarizációs állapotból és balra, illetve megfelelő forgatásból állnak a BB84 protokollon belül. A BB84 protokoll biztonságos kritikus eloszlású módszernek bizonyult, amelyet eddig senki sem tört fel. A kvantumbizonytalanság és a kvantum-nem-klónozás elve biztosítja az abszolút biztonságát. Ezért az EPR protokoll alapvető elméleti értékkel bír. Összekapcsolja az összefonódott kvantumállapotot a biztonságos kvantumkommunikációval, és új utat nyit a biztonságos kvantumkommunikáció számára.
kvantum teleportáció:
A Bennett és más tudósok által hat országban 1993-ban felvázolt kvantumteleportáció elmélete egy tiszta kvantumátviteli mód, amely a kétrészecske maximálisan összefonódott állapotának csatornáját használja ismeretlen kvantumállapot továbbítására, és a teleportáció sikerességi aránya eléri a 100%-ot [2].
199-ben az osztrák Zeilinger-csoport elvégezte a kvantumteleportáció elvének első kísérleti igazolását laboratóriumban. Sok filmben gyakran megjelenik egy ilyen cselekmény: egy rejtélyes alak hirtelen eltűnik egy helyen, majd hirtelen a helyére kerül. Mivel azonban a kvantumteleportáció sérti a kvantummechanika nemklónozásának és a Heisenberg-féle bizonytalanságnak az elvét, ez csupán egyfajta sci-fi a klasszikus kommunikációban.
A kvantumkommunikációba azonban bevezetik a kvantum-összefonódás kivételes koncepcióját, amely az eredeti ismeretlen kvantumállapot-információját két részre osztja: kvantum-információra és klasszikus információra, ami lehetővé teszi ezt a hihetetlen csodát. A kvantum-információ az az információ, amelyet nem nyernek ki a mérési folyamat során, a klasszikus információ pedig az eredeti mérés.
Előrelépés a kvantumkommunikációban：
1994 óta a kvantumkommunikáció fokozatosan kísérleti szakaszba lépett, és a gyakorlati cél felé haladt, ami kiváló fejlesztési értékkel és gazdasági előnyökkel jár. 1997-ben Pan Jianwei, egy fiatal kínai tudós, és Bow Meister, egy holland tudós, kísérleteket végzett és megvalósította ismeretlen kvantumállapotok távoli átvitelét.
2004 áprilisában Sorensen és munkatársai elsőként valósították meg az 1,45 km-es adatátvitelt bankok között kvantum-összefonódási eloszlás alkalmazásával, amely a laboratóriumtól az alkalmazási szakaszig jellemzi a kvantumkommunikációt. Jelenleg a kvantumkommunikációs technológia jelentős figyelmet kapott a kormányoktól, az ipartól és az akadémiai szférától. Néhány neves nemzetközi vállalat is aktívan fejleszti a kvantuminformációk kereskedelmi hasznosítását, mint például a British Telephone and Telegraph Company, a Bell, az IBM, az AT&T Laboratories az Egyesült Államokban, a Toshiba vállalat Japánban, a Siemens vállalat Németországban stb. Továbbá 2008-ban az Európai Unió „kvantumkriptográfián alapuló globális biztonságos kommunikációs hálózatfejlesztési projektje” egy 7 csomópontos biztonságos kommunikációs demonstrációs és ellenőrző hálózatot hozott létre.
2010-ben az amerikai Time magazin a „robbanásveszélyes hírek” rovatában „Kína kvantumtudományának ugrása” címmel számolt be Kína 16 km-es kvantumteleportációs kísérletének sikeréről, jelezve, hogy Kína képes kvantumkommunikációs hálózatot létrehozni a föld és a műhold között [3]. 2010-ben a Japán Nemzeti Hírszerzési és Kommunikációs Kutatóintézet, valamint a Mitsubishi Electric és az NEC, a svájci ID Quantitative, a Toshiba Europe Limited és az osztrák Allwick létrehozta a hat csomópontos nagyvárosi kvantumkommunikációs hálózatot, a „Tokyo QKD network”-öt Tokióban. A hálózat a kvantumkommunikációs technológia terén a legmagasabb szintű fejlettséggel rendelkező japán és európai kutatóintézetek és vállalatok legújabb kutatási eredményeire összpontosít.
A kínai „Szilícium-völgyben” – Peking Zhongguancunban – található Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. egy high-tech vállalat, amely hazai és külföldi kutatóintézetek, kutatóintézetek, egyetemek és vállalati tudományos kutatók kiszolgálására specializálódott. Cégünk főként optoelektronikai termékek független kutatásával és fejlesztésével, tervezésével, gyártásával és értékesítésével foglalkozik, valamint innovatív megoldásokat és professzionális, személyre szabott szolgáltatásokat nyújt tudományos kutatók és ipari mérnökök számára. Évekig tartó független innováció után gazdag és tökéletes fotoelektromos termékek sorozatát hozta létre, amelyeket széles körben használnak az önkormányzati, katonai, közlekedési, villamosenergia-, pénzügyi, oktatási, orvosi és más iparágakban.
Várjuk az együttműködést!
Közzététel ideje: 2023. május 5.