Kvantová komunikácia je ústrednou súčasťou kvantovej informačnej technológie. Má výhody absolútneho utajenia, veľkej komunikačnej kapacity, vysokej prenosovej rýchlosti atď. Dokáže splniť špecifické úlohy, ktoré klasická komunikácia nedokáže. Kvantová komunikácia môže použiť systém súkromného kľúča, ktorý sa nedá dešifrovať, na dosiahnutie skutočného pocitu bezpečnej komunikácie, takže kvantová komunikácia sa stala popredným svetovým vedeckým a technickým smerom. Kvantová komunikácia využíva kvantový stav ako informačný prvok na realizáciu efektívneho prenosu informácií. Je to ďalšia revolúcia v dejinách komunikácie po telefónnej a optickej komunikácii.
Hlavné komponenty kvantovej komunikácie:
Distribúcia kvantového tajného kľúča:
Kvantová distribúcia tajných kľúčov sa nepoužíva na prenos dôverného obsahu. Slúži však na vytvorenie a komunikáciu šifrovacej knihy, teda na priradenie súkromného kľúča obom stranám osobnej komunikácie, čo je bežne známe ako kvantová kryptografická komunikácia.
V roku 1984 Bennett zo Spojených štátov a Brassart z Kanady navrhli protokol BB84, ktorý využíva kvantové bity ako nosiče informácií na kódovanie kvantových stavov pomocou polarizačných charakteristík svetla na realizáciu generovania a bezpečnej distribúcie tajných kľúčov. V roku 1992 Bennett navrhol protokol B92 založený na dvoch neortogonálnych kvantových stavoch s jednoduchým tokom a polovičnou účinnosťou. Obe tieto schémy sú založené na jednej alebo viacerých sadách ortogonálnych a neortogonálnych jednotlivých kvantových stavov. Nakoniec v roku 1991 Ekert z Veľkej Británie navrhol protokol E91 založený na stave maximálneho previazania dvoch častíc, konkrétne na páre EPR.
V roku 1998 bola v protokole BB84 navrhnutá ďalšia schéma kvantovej komunikácie so šiestimi stavmi pre výber polarizácie na troch konjugovaných bázach zložených zo štyroch polarizačných stavov a ľavej a vlastnej rotácie. Protokol BB84 sa ukázal ako bezpečná metóda kritického rozdelenia, ktorú doteraz nikto neprelomil. Princíp kvantovej neistoty a kvantového neklonovania zabezpečuje jeho absolútnu bezpečnosť. Protokol EPR má preto zásadnú teoretickú hodnotu. Spája previazaný kvantový stav s bezpečnou kvantovou komunikáciou a otvára novú cestu pre bezpečnú kvantovú komunikáciu.
kvantová teleportácia：
Teória kvantovej teleportácie, ktorú v roku 1993 navrhol Bennett a ďalší vedci v šiestich krajinách, je čisto kvantový prenosový režim, ktorý využíva kanál maximálne previazaného stavu dvoch častíc na prenos neznámeho kvantového stavu a úspešnosť teleportácie dosiahne 100 % [2].
V roku 199 rakúska skupina A. Zeilingera dokončila prvé experimentálne overenie princípu kvantovej teleportácie v laboratóriu. V mnohých filmoch sa takýto dej často objavuje: záhadná postava náhle zmizne na jednom mieste a zrazu sa objaví na svojom mieste. Keďže však kvantová teleportácia porušuje princíp kvantovej neklonovania a Heisenbergovu neistotu v kvantovej mechanike, je to len druh sci-fi v klasickej komunikácii.
Do kvantovej komunikácie sa však zavádza výnimočný koncept kvantového previazania, ktorý rozdeľuje neznámu informáciu o kvantovom stave originálu na dve časti: kvantovú informáciu a klasickú informáciu, čo umožňuje tento neuveriteľný zázrak. Kvantová informácia je informácia, ktorá nebola extrahovaná v procese merania, a klasická informácia je pôvodné meranie.
Pokrok v kvantovej komunikácii：
Od roku 1994 kvantová komunikácia postupne vstupuje do experimentálnej fázy a smeruje k praktickému cieľu, ktorý má vynikajúcu vývojovú hodnotu a ekonomické výhody. V roku 1997 mladý čínsky vedec Pan Jianwei a holandský vedec Bow Meister experimentovali a realizovali diaľkový prenos neznámych kvantových stavov.
V apríli 2004 Sorensen a kol. prvýkrát realizovali prenos dát medzi bankami na vzdialenosť 1,45 km pomocou kvantovej distribúcie previazanosti, čím označili kvantovú komunikáciu od laboratória až po fázu aplikácie. V súčasnosti technológia kvantovej komunikácie priťahuje značnú pozornosť vlád, priemyslu a akademickej obce. Niektoré známe medzinárodné spoločnosti tiež aktívne rozvíjajú komercializáciu kvantových informácií, ako napríklad British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, laboratóriá AT&T v Spojených štátoch, spoločnosť Toshiba v Japonsku, spoločnosť Siemens v Nemecku atď. Okrem toho v roku 2008 Európska únia v rámci „projektu rozvoja globálnej bezpečnej komunikačnej siete založeného na kvantovej kryptografii“ vytvorila 7-uzlovú demonštračnú a overovaciu sieť bezpečnej komunikácie.
V roku 2010 americký časopis Time informoval o úspechu čínskeho experimentu s kvantovou teleportáciou na vzdialenosť 16 km v rubrike „výbušné správy“ s názvom „skok v čínskej kvantovej vede“, čo naznačuje, že Čína dokáže vytvoriť kvantovú komunikačnú sieť medzi Zemou a satelitom [3]. V roku 2010 Národný inštitút pre výskum inteligencie a komunikácie Japonska a spoločnosti Mitsubishi Electric a NEC, ID Quantified zo Švajčiarska, Toshiba Europe Limited a celá Viedeň z Rakúska založili v Tokiu šesťuzlovú metropolitnú kvantovú komunikačnú sieť „Tokyo QKD network“. Sieť sa zameriava na najnovšie výsledky výskumu výskumných inštitúcií a spoločností s najvyššou úrovňou rozvoja kvantovej komunikačnej technológie v Japonsku a Európe.
Spoločnosť Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. so sídlom v čínskom „Silicon Valley“ – v Beijing Zhongguancun, je high-tech podnik zameraný na služby domácim a zahraničným výskumným inštitúciám, výskumným ústavom, univerzitám a vedecko-výskumnému personálu v podnikoch. Naša spoločnosť sa zaoberá predovšetkým nezávislým výskumom a vývojom, návrhom, výrobou a predajom optoelektronických produktov a poskytuje inovatívne riešenia a profesionálne, personalizované služby pre vedeckých výskumníkov a priemyselných inžinierov. Po rokoch nezávislých inovácií vytvorila bohatý a dokonalý rad fotoelektrických produktov, ktoré sa široko používajú v komunálnom, vojenskom, dopravnom, energetickom, finančnom, vzdelávacom, zdravotníckom a inom priemysle.
Tešíme sa na spoluprácu s Vami!
Čas uverejnenia: 5. mája 2023