Квантовая связь является центральной частью квантовой информационной технологии. Она обладает такими преимуществами, как абсолютная секретность, большая пропускная способность, высокая скорость передачи данных и т.д. Она позволяет решать задачи, недоступные классической коммуникации. Квантовая связь может использовать систему закрытых ключей, которую невозможно расшифровать, что обеспечивает истинный смысл безопасной связи. Поэтому квантовая связь стала передовым фронтом науки и техники в мире. Квантовая связь использует квантовое состояние в качестве информационного элемента для эффективной передачи информации. Это ещё одна революция в истории коммуникации после телефонной и оптической связи.
Основные компоненты квантовой коммуникации：
Распределение квантового секретного ключа:
Квантовое распределение секретного ключа не используется для передачи конфиденциальной информации. Однако оно предназначено для создания и передачи шифровальной книги, то есть для назначения закрытого ключа обеим сторонам личного общения, что обычно называется квантовой криптографической связью.
В 1984 году Беннетт (США) и Брассарт (Канада) предложили протокол BB84, который использует квантовые биты в качестве носителей информации для кодирования квантовых состояний, используя поляризационные характеристики света для реализации генерации и безопасного распространения секретных ключей. В 1992 году Беннетт предложил протокол B92, основанный на двух неортогональных квантовых состояниях с простым потоком и половинной эффективностью. Обе эти схемы основаны на одном или нескольких наборах ортогональных и неортогональных одиночных квантовых состояний. Наконец, в 1991 году Экерт (Великобритания) предложил протокол E91, основанный на двухчастичном состоянии максимальной запутанности, а именно на паре ЭПР.
В 1998 году была предложена ещё одна схема квантовой коммуникации с шестью состояниями для выбора поляризации на трёх сопряжённых базисах, состоящих из четырёх состояний поляризации и левого и собственного вращения в протоколе BB84. Протокол BB84 оказался надёжным методом критического распределения, который до сих пор никем не взломан. Принцип квантовой неопределённости и квантового неклонирования обеспечивают его абсолютную безопасность. Таким образом, протокол EPR имеет важное теоретическое значение. Он связывает запутанное квантовое состояние с защищённой квантовой коммуникацией и открывает новый путь к защищённой квантовой коммуникации.
квантовая телепортация：
Теория квантовой телепортации, предложенная Беннеттом и другими учеными из шести стран в 1993 году, представляет собой чистый квантовый режим передачи, который использует канал двухчастичного максимально запутанного состояния для передачи неизвестного квантового состояния, а вероятность успеха телепортации достигает 100% [2].
В 1999 году группа А. Цайлингера из Австрии завершила первую экспериментальную проверку принципа квантовой телепортации в лабораторных условиях. Во многих фильмах часто встречается такой сюжет: таинственная фигура внезапно исчезает в одном месте, а затем внезапно появляется на прежнем месте. Однако, поскольку квантовая телепортация нарушает принцип квантовой неклонируемости и неопределённость Гейзенберга в квантовой механике, она представляет собой лишь разновидность научной фантастики в классической коммуникации.
Однако в квантовой коммуникации применяется исключительная концепция квантовой запутанности, которая разделяет неизвестную информацию о квантовом состоянии исходного объекта на две части: квантовую информацию и классическую информацию, что и приводит к этому невероятному чуду. Квантовая информация — это информация, не извлечённая в процессе измерения, а классическая информация — это исходное измерение.
Прогресс в области квантовой коммуникации：
С 1994 года квантовая связь постепенно вышла на экспериментальный уровень и уверенно движется к практической цели, что имеет большое значение для развития и экономической выгоды. В 1997 году молодой китайский учёный Пан Цзяньвэй и голландский учёный Боу Мейстер провели эксперимент и осуществили дистанционную передачу неизвестных квантовых состояний.
В апреле 2004 года Соренсен и др. впервые реализовали передачу данных между банками на расстояние 1,45 км, используя квантовую запутанность, что ознаменовало переход квантовой коммуникации от лабораторной стадии к стадии практического применения. В настоящее время технология квантовой коммуникации привлекает значительное внимание правительств, промышленности и академических кругов. Некоторые известные международные компании, такие как British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, At & T Laboratories в США, Toshiba в Японии, Siemens в Германии и др., также активно развивают коммерциализацию квантовой информации. Кроме того, в 2008 году в рамках «Глобального проекта по разработке защищенной сети связи на основе квантовой криптографии» Европейского союза была создана демонстрационная и верификационная сеть защищенной связи из 7 узлов.
В 2010 году американский журнал Time сообщил об успехе китайского эксперимента по квантовой телепортации на расстояние 16 км в колонке «Взрывные новости» под заголовком «Скачок китайской квантовой науки», указав, что Китай может создать квантовую коммуникационную сеть между землей и спутником [3]. В 2010 году Национальный институт разведки и коммуникаций Японии, Mitsubishi Electric и NEC, ID quantified из Швейцарии, Toshiba Europe Limited и all Vienna (Австрия) создали в Токио шестиузловую квантовую коммуникационную сеть «Tokyo QKD network». Сеть ориентирована на новейшие результаты исследований научно-исследовательских институтов и компаний с самым высоким уровнем развития в области квантовых коммуникационных технологий в Японии и Европе.
Компания Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., расположенная в районе Чжунгуаньцунь (Китай), известном как «Кремниевая долина», является высокотехнологичным предприятием, оказывающим услуги отечественным и зарубежным научно-исследовательским учреждениям, университетам и научным сотрудникам предприятий. Наша компания занимается в основном независимыми исследованиями и разработками, проектированием, производством и продажей оптоэлектронной продукции, а также предоставляет инновационные решения и профессиональные персонализированные услуги научным исследователям и промышленным инженерам. За годы самостоятельной инновационной деятельности компания создала широкий ассортимент усовершенствованной фотоэлектрической продукции, которая широко используется в коммунальном хозяйстве, оборонной промышленности, транспорте, электроэнергетике, финансах, образовании, медицине и других отраслях.
Мы будем рады сотрудничеству с Вами!
Время публикации: 05 мая 2023 г.