Kvantu komunikācija ir kvantu informācijas tehnoloģijas centrālā sastāvdaļa. Tai piemīt tādas priekšrocības kā absolūta slepenība, liela komunikācijas jauda, ātrs pārraides ātrums utt. Tā var veikt konkrētus uzdevumus, ko klasiskā komunikācija nevar paveikt. Kvantu komunikācija var izmantot privāto atslēgu sistēmu, kuru nevar atšifrēt, lai panāktu patiesi drošas komunikācijas sajūtu, tāpēc kvantu komunikācija ir kļuvusi par zinātnes un tehnoloģiju priekšgalu pasaulē. Kvantu komunikācija izmanto kvantu stāvokli kā informācijas elementu, lai nodrošinātu efektīvu informācijas pārraidi. Tā ir vēl viena revolūcija komunikācijas vēsturē pēc telefona un optiskās komunikācijas.
Kvantu komunikācijas galvenās sastāvdaļas:
Kvantu slepenās atslēgas izplatīšana:
Kvantu slepeno atslēgu izplatīšana netiek izmantota konfidenciāla satura pārsūtīšanai. Tomēr tā tiek izmantota šifrēšanas grāmatas izveidei un apmaiņai, tas ir, privātās atslēgas piešķiršanai abām personiskās komunikācijas pusēm, kas plašāk pazīstama kā kvantu kriptogrāfijas komunikācija.
1984. gadā Benets no Amerikas Savienotajām Valstīm un Brassarts no Kanādas ierosināja protokolu BB84, kas izmanto kvantu bitus kā informācijas nesējus kvantu stāvokļu kodēšanai, izmantojot gaismas polarizācijas raksturlielumus, lai realizētu slepenu atslēgu ģenerēšanu un drošu izplatīšanu. 1992. gadā Benets ierosināja protokolu B92, kura pamatā ir divi neortogonāli kvantu stāvokļi ar vienkāršu plūsmu un pusi efektivitātes koeficientu. Abas šīs shēmas ir balstītas uz vienu vai vairākiem ortogonālu un neortogonālu atsevišķu kvantu stāvokļu kopumiem. Visbeidzot, 1991. gadā Ekerts no Apvienotās Karalistes ierosināja protokolu E91, kura pamatā ir divu daļiņu maksimālās sapīšanās stāvoklis, proti, EPR pāris.
1998. gadā tika piedāvāta vēl viena sešu stāvokļu kvantu komunikācijas shēma polarizācijas izvēlei uz trim konjugētām bāzēm, kas sastāv no četriem polarizācijas stāvokļiem un kreisās un pareizās rotācijas BB84 protokolā. Ir pierādīts, ka BB84 protokols ir droša kritiskā sadalījuma metode, ko līdz šim neviens nav pārvarējis. Kvantu nenoteiktības un kvantu neklonēšanas princips nodrošina tā absolūtu drošību. Tāpēc EPR protokolam ir būtiska teorētiska vērtība. Tas savieno sapīto kvantu stāvokli ar drošu kvantu komunikāciju un paver jaunu ceļu drošai kvantu komunikācijai.
kvantu teleportācija:
Beneta un citu zinātnieku sešās valstīs 1993. gadā ierosinātā kvantu teleportācijas teorija ir tīra kvantu pārraides režīms, kas nezināma kvantu stāvokļa pārraidīšanai izmanto divu daļiņu maksimālā sapinuma stāvokļa kanālu, un teleportācijas veiksmes līmenis sasniegs 100% [2].
199. gadā Austrijas Zeilingeru grupa pabeidza pirmo kvantu teleportācijas principa eksperimentālo pārbaudi laboratorijā. Daudzās filmās bieži parādās šāds sižets: noslēpumaina figūra pēkšņi pazūd vienā vietā un pēkšņi parādās savā vietā. Tomēr, tā kā kvantu teleportācija pārkāpj kvantu neklonēšanas principu un Heizenberga nenoteiktību kvantu mehānikā, tā ir tikai sava veida zinātniskā fantastika klasiskajā komunikācijā.
Tomēr kvantu komunikācijā tiek ieviests izcils kvantu sapīšanās jēdziens, kas sadala oriģinālā nezināmā kvantu stāvokļa informāciju divās daļās: kvantu informācijā un klasiskajā informācijā, kas ļauj notikt šim neticamajam brīnumam. Kvantu informācija ir informācija, kas netiek iegūta mērīšanas procesā, un klasiskā informācija ir oriģinālais mērījums.
Progress kvantu komunikācijā:
Kopš 1994. gada kvantu komunikācija ir pakāpeniski nonākusi eksperimentālā stadijā un virzījusies uz praktisko mērķi, kam ir lieliska attīstības vērtība un ekonomiskie ieguvumi. 1997. gadā jauns ķīniešu zinātnieks Pans Dzjaņvejs un holandiešu zinātnieks Bou meistars veica eksperimentus un realizēja nezināmu kvantu stāvokļu attālinātu pārraidi.
2004. gada aprīlī Sorensens un līdzautori, izmantojot kvantu sapīšanās sadalījumu, pirmo reizi realizēja 1,45 km datu pārraidi starp bankām, iezīmējot kvantu komunikāciju no laboratorijas līdz lietošanas posmam. Pašlaik kvantu komunikāciju tehnoloģija ir piesaistījusi ievērojamu valdību, rūpniecības un akadēmisko aprindu uzmanību. Arī daži slaveni starptautiski uzņēmumi aktīvi attīsta kvantu informācijas komercializāciju, piemēram, British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, At & T Laboratories Amerikas Savienotajās Valstīs, Toshiba uzņēmums Japānā, Siemens uzņēmums Vācijā u. c. Turklāt 2008. gadā Eiropas Savienības "globālā drošā komunikāciju tīkla attīstības projekta, kas balstīts uz kvantu kriptogrāfiju", ietvaros tika izveidots 7 mezglu drošas komunikācijas demonstrācijas un verifikācijas tīkls.
2010. gadā Amerikas Savienoto Valstu žurnāls Time slejā “Sprādzienbīstamas ziņas” ar nosaukumu “Ķīnas kvantu zinātnes lēciens” ziņoja par Ķīnas 16 km kvantu teleportācijas eksperimenta panākumiem, norādot, ka Ķīna var izveidot kvantu sakaru tīklu starp zemi un satelītu [3]. 2010. gadā Japānas Nacionālais izlūkošanas un sakaru pētniecības institūts kopā ar Mitsubishi Electric un NEC, Šveices ID Quantitative, Toshiba Europe Limited un Austrijas Allwick Tokijā izveidoja sešu mezglu metropoles kvantu sakaru tīklu “Tokyo QKD network”. Tīkls koncentrējas uz jaunākajiem pētījumu rezultātiem, ko veikušas pētniecības iestādes un uzņēmumi ar augstāko attīstības līmeni kvantu sakaru tehnoloģijā Japānā un Eiropā.
Pekinas Rofea Optoelectronics Co., Ltd., kas atrodas Ķīnas "Silīcija ielejā" – Pekinas Džungguancuņas rajonā, ir augsto tehnoloģiju uzņēmums, kas veltīts vietējo un ārvalstu pētniecības iestāžu, pētniecības institūtu, universitāšu un uzņēmumu zinātniskās pētniecības personāla apkalpošanai. Mūsu uzņēmums galvenokārt nodarbojas ar neatkarīgu optoelektronisko produktu pētniecību un izstrādi, projektēšanu, ražošanu un pārdošanu, kā arī nodrošina inovatīvus risinājumus un profesionālus, personalizētus pakalpojumus zinātniskajiem pētniekiem un rūpniecības inženieriem. Pēc gadiem ilgas neatkarīgas inovācijas tas ir izveidojis bagātīgu un perfektu fotoelektrisko produktu sēriju, ko plaši izmanto pašvaldību, militārajā, transporta, elektroenerģijas, finanšu, izglītības, medicīnas un citās nozarēs.
Mēs ceram uz sadarbību ar jums!
Publicēšanas laiks: 2023. gada 5. maijs