Kvantna komunikacija je osrednji del kvantne informacijske tehnologije. Ima prednosti absolutne tajnosti, velike komunikacijske zmogljivosti, hitre hitrosti prenosa in tako naprej. Omogoča opravljanje specifičnih nalog, ki jih klasična komunikacija ne more doseči. Kvantna komunikacija lahko uporablja sistem zasebnih ključev, ki jih ni mogoče dešifrirati, da bi dosegla pravi občutek varne komunikacije, zato je kvantna komunikacija postala vodilna v svetu znanosti in tehnologije. Kvantna komunikacija uporablja kvantno stanje kot informacijski element za učinkovit prenos informacij. To je še ena revolucija v zgodovini komunikacije po telefonski in optični komunikaciji.
Glavne komponente kvantne komunikacije:
Porazdelitev kvantnega tajnega ključa:
Kvantna distribucija tajnih ključev se ne uporablja za prenos zaupnih vsebin. Vendar pa služi za vzpostavitev in komunikacijo šifrirne knjige, torej za dodelitev zasebnega ključa obema stranema osebne komunikacije, kar je splošno znano kot komunikacija s kvantno kriptografijo.
Leta 1984 sta Bennett iz Združenih držav Amerike in Brassart iz Kanade predlagala protokol BB84, ki uporablja kvantne bite kot nosilce informacij za kodiranje kvantnih stanj z uporabo polarizacijskih značilnosti svetlobe za uresničitev generiranja in varne distribucije tajnih ključev. Leta 1992 je Bennett predlagal protokol B92, ki temelji na dveh neortogonalnih kvantnih stanjih s preprostim tokom in polovičnim izkoristkom. Obe shemi temeljita na enem ali več nizih ortogonalnih in neortogonalnih posameznih kvantnih stanj. Končno je leta 1991 Ekert iz Združenega kraljestva predlagal E91, ki temelji na stanju maksimalne prepletenosti dveh delcev, in sicer na paru EPR.
Leta 1998 je bila v protokolu BB84 predlagana še ena shema kvantne komunikacije s šestimi stanji za izbiro polarizacije na treh konjugiranih bazah, sestavljenih iz štirih polarizacijskih stanj ter leve in prave rotacije. Protokol BB84 se je izkazal za varno metodo kritične porazdelitve, ki je doslej še nihče ni zlomil. Načelo kvantne negotovosti in kvantnega nekloniranja zagotavljata njegovo absolutno varnost. Zato ima protokol EPR bistveno teoretično vrednost. Povezuje prepleteno kvantno stanje z varno kvantno komunikacijo in odpira novo pot za varno kvantno komunikacijo.
kvantna teleportacija:
Teorija kvantne teleportacije, ki so jo leta 1993 predlagali Bennett in drugi znanstveniki v šestih državah, je čisti kvantni način prenosa, ki uporablja kanal največjega prepletenega stanja dveh delcev za prenos neznanega kvantnega stanja, stopnja uspešnosti teleportacije pa bo dosegla 100 % [2].
Leta 199 je avstrijska skupina A. Zeilingerja v laboratoriju prvič eksperimentalno preverila načelo kvantne teleportacije. V mnogih filmih se takšen zaplet pogosto pojavi: skrivnostna figura nenadoma izgine na enem mestu in se nenadoma pojavi na svojem mestu. Ker pa kvantna teleportacija krši načelo kvantne nekloniranja in Heisenbergovo negotovost v kvantni mehaniki, je v klasični komunikaciji le nekakšna znanstvena fantastika.
Vendar pa je v kvantno komunikacijo uveden izjemen koncept kvantne prepletenosti, ki neznano informacijo o kvantnem stanju izvirnika razdeli na dva dela: kvantno informacijo in klasično informacijo, kar omogoča ta neverjeten čudež. Kvantna informacija je informacija, ki ni pridobljena med meritvenim procesom, klasična informacija pa je izvirna meritev.
Napredek v kvantni komunikaciji:
Od leta 1994 je kvantna komunikacija postopoma vstopila v eksperimentalno fazo in korakala naprej k praktičnemu cilju, ki ima odlično razvojno vrednost in gospodarske koristi. Leta 1997 sta mladi kitajski znanstvenik Pan Jianwei in nizozemski znanstvenik Bow Meister eksperimentirala in uresničila daljinski prenos neznanih kvantnih stanj.
Aprila 2004 so Sorensen in sodelavci prvič dosegli 1,45 km prenosa podatkov med bankami z uporabo kvantne porazdelitve prepletenosti, kar je označilo kvantno komunikacijo od laboratorija do faze uporabe. Trenutno je tehnologija kvantne komunikacije pritegnila veliko pozornosti vlad, industrije in akademskih krogov. Nekatera znana mednarodna podjetja prav tako aktivno razvijajo komercializacijo kvantnih informacij, kot so British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, laboratoriji AT&T v Združenih državah Amerike, Toshiba na Japonskem, Siemens v Nemčiji itd. Poleg tega je Evropska unija leta 2008 v okviru "globalnega projekta razvoja varnega komunikacijskega omrežja, ki temelji na kvantni kriptografiji", vzpostavila 7-vozliščeno demonstracijsko in verifikacijsko omrežje za varno komunikacijo.
Leta 2010 je ameriška revija Time v rubriki »eksplozivne novice« poročala o uspehu kitajskega eksperimenta kvantne teleportacije na razdalji 16 km z naslovom »preskok kitajske kvantne znanosti«, kar kaže, da lahko Kitajska vzpostavi kvantno komunikacijsko omrežje med Zemljo in satelitom [3]. Leta 2010 so japonski Nacionalni inštitut za obveščevalne in komunikacijske raziskave ter švicarski Mitsubishi Electric in NEC, ID Quantified, Toshiba Europe Limited in avstrijski Dunaj v Tokiu vzpostavili metropolitansko kvantno komunikacijsko omrežje s šestimi vozlišči »Tokyo QKD network«. Omrežje se osredotoča na najnovejše raziskovalne rezultate raziskovalnih ustanov in podjetij z najvišjo stopnjo razvoja kvantne komunikacijske tehnologije na Japonskem in v Evropi.
Podjetje Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. s sedežem v kitajski "Silicijevi dolini" – Beijing Zhongguancun, je visokotehnološko podjetje, namenjeno domačim in tujim raziskovalnim ustanovam, raziskovalnim inštitutom, univerzam in podjetniškemu znanstvenoraziskovalnemu osebju. Naše podjetje se ukvarja predvsem z neodvisnimi raziskavami in razvojem, načrtovanjem, proizvodnjo in prodajo optoelektronskih izdelkov ter ponuja inovativne rešitve in profesionalne, prilagojene storitve za znanstvene raziskovalce in industrijske inženirje. Po letih neodvisnih inovacij je oblikovalo bogato in dovršeno serijo fotoelektričnih izdelkov, ki se pogosto uporabljajo v komunalni, vojaški, prometni, elektroenergetski, finančni, izobraževalni, medicinski in drugih panogah.
Veselimo se sodelovanja z vami!
Čas objave: 5. maj 2023