Квантовая связь является центральной частью квантовых информационных технологий. Она обладает такими преимуществами, как абсолютная секретность, большая пропускная способность, высокая скорость передачи и т.д. Она позволяет решать задачи, недоступные для классической связи. Квантовая связь использует систему закрытых ключей, которые невозможно расшифровать, что обеспечивает подлинную безопасность связи, поэтому квантовая связь стала передовой областью науки и техники в мире. Квантовая связь использует квантовое состояние как информационный элемент для эффективной передачи информации. Это еще одна революция в истории связи после телефонной и оптической связи.
Основные компоненты квантовой связи:
Распределение квантовых секретных ключей:
Квантовое распределение секретных ключей не используется для передачи конфиденциальной информации. Тем не менее, оно применяется для создания и передачи шифровальной книги, то есть для присвоения закрытого ключа обеим сторонам личного общения, что обычно называют квантовой криптографической связью.
В 1984 году Беннетт из США и Брассарт из Канады предложили протокол BB84, который использует квантовые биты в качестве носителей информации для кодирования квантовых состояний с помощью поляризационных характеристик 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 из Великобритании предложил протокол E91, основанный на двухчастичном состоянии максимальной запутанности, а именно на паре ЭПР.
В 1998 году была предложена еще одна шестисостоятельная схема квантовой связи для выбора поляризации на трех сопряженных базисах, состоящих из четырех состояний поляризации, а также левого и собственного вращения в протоколе BB84. Протокол BB84 доказал свою безопасность как метод критического распределения, который до сих пор никто не взломал. Принцип квантовой неопределенности и квантового неклонирования обеспечивают его абсолютную безопасность. Поэтому протокол ЭПР имеет важное теоретическое значение. Он связывает запутанное квантовое состояние с защищенной квантовой связью и открывает новый путь для защищенной квантовой связи.
квантовая телепортация:
Теория квантовой телепортации, предложенная Беннетом и другими учеными из шести стран в 1993 году, представляет собой чисто квантовый режим передачи, использующий канал двухчастичного максимально запутанного состояния для передачи неизвестного квантового состояния, и вероятность успешной телепортации достигает 100% [2].
В 199 году австрийская группа А. Цайлингера завершила первую экспериментальную проверку принципа квантовой телепортации в лабораторных условиях. Во многих фильмах часто встречается подобный сюжет: таинственная фигура внезапно исчезает в одном месте и внезапно оказывается на этом месте. Однако, поскольку квантовая телепортация нарушает принцип квантового неклонирования и неопределенность Гейзенберга в квантовой механике, в классической литературе это всего лишь своего рода научная фантастика.
Однако в квантовую связь вводится 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 извлеченная в процессе измерения, а классическая информация — это исходное измерение.
Прогресс в квантовой связи:
С 1994 года квантовая связь постепенно перешла в экспериментальную стадию и уверенно движется к практической цели, что имеет большую ценность для развития и экономическую выгоду. В 1997 году молодой китайский ученый Пан Цзяньвэй и голландский ученый Боу Мейстер провели эксперимент и осуществили дистанционную передачу неизвестных квантовых состояний.
В апреле 2004 года Соренсен и др. впервые осуществили передачу данных на расстояние 1,45 км между банками, используя распределение квантовой запутанности, что ознаменовало переход квантовой связи из лабораторной стадии в стадию практического применения. В настоящее время технология квантовой связи привлекает значительное внимание со стороны правительств, промышленности и академических кругов. Некоторые известные международные компании также активно занимаются коммерциализацией квантовой информации, такие как British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, лаборатории AT&T в США, компания Toshiba в Японии, компания Siemens в Германии и др. Кроме того, в 2008 году в рамках проекта Европейского союза «Глобальный проект развития защищенной сети связи на основе квантовой криптографии» 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 16 км в рубрике «Сенсационные новости» под заголовком «Скачок в квантовой науке Китая», указав, что Китай может создать квантовую коммуникационную сеть между Землей и спутником [3]. В 2010 году Национальный научно-исследовательский институт разведки и связи Японии, а также компании Mitsubishi Electric и NEC, швейцарская ID Quantumified, Toshiba Europe Limited и вся Вена (Австрия) создали в Токио шестиузловую городскую квантовую коммуникационную сеть «Токийская QKD-сеть». Сеть ориентирована на новейшие результаты исследований научно-исследовательских учреждений и компаний, достигших наивысшего уровня развития квантовых коммуникационных технологий в Японии и Европе.
Компания Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., расположенная в китайской «Кремниевой долине» – районе Чжунгуаньцунь города Пекина, является высокотехнологичным предприятием, ориентированным на обслуживание отечественных и зарубежных научно-исследовательских учреждений, институтов, университетов и научно-исследовательских кадров предприятий. Наша компания занимается в основном самостоятельными исследованиями и разработками, проектированием, производством и продажей оптоэлектронной продукции, предоставляя инновационные решения и профессиональные, персонализированные услуги научным исследователям и инженерам-технологам. За годы самостоятельных инноваций компания сформировала богатый и совершенный ассортимент фотоэлектрической продукции, широко используемой в коммунальном хозяйстве, военной сфере, транспорте, электроэнергетике, финансах, образовании, медицине и других отраслях.
Мы с нетерпением ждём сотрудничества с вами!
Дата публикации: 05 мая 2023 г.