Kvantkommunikatsioon on kvantinfotehnoloogia keskne osa. Selle eelised on absoluutne salastatus, suur sidemaht, kiire edastuskiirus jne. See suudab täita konkreetseid ülesandeid, mida klassikaline kommunikatsioon ei suuda saavutada. Kvantkommunikatsioon saab kasutada privaatvõtmesüsteemi, mida ei saa dešifreerida, et realiseerida turvalise kommunikatsiooni tegelikku tähendust, mistõttu on kvantkommunikatsioonist saanud teaduse ja tehnoloogia esirinnas maailmas. Kvantkommunikatsioon kasutab kvantseisundit infoelemendina, et realiseerida teabe tõhus edastamine. See on järjekordne revolutsioon kommunikatsiooni ajaloos pärast telefoni- ja optilist sidet.
Kvantkommunikatsiooni peamised komponendid:
Kvants-salajase võtme jaotus:
Kvantvõtmete jaotust ei kasutata konfidentsiaalse sisu edastamiseks. Sellegipoolest on see mõeldud šifriraamatu loomiseks ja edastamiseks, st privaatvõtme määramiseks isikliku suhtluse mõlemale poolele, mida tuntakse ka kvantkrüptograafia suhtlusena.
1984. aastal pakkusid Ameerika Ühendriikide Bennett ja Kanada Brassart välja protokolli BB84, mis kasutab kvantbitte infokandjatena kvantseisundite kodeerimiseks, kasutades valguse polarisatsiooniomadusi salajaste võtmete genereerimiseks ja ohutuks levitamiseks. 1992. aastal pakkus Bennett välja protokolli B92, mis põhines kahel mitteortogonaalsel kvantseisundil lihtsa voolu ja poolefektiivsusega. Mõlemad skeemid põhinevad ühel või mitmel ortogonaalsete ja mitteortogonaalsete üksikkvantseisundite komplektil. Lõpuks, 1991. aastal, pakkus Ühendkuningriigi Ekert välja protokolli E91, mis põhines kaheosakese maksimaalsel põimunud olekul, nimelt EPR-paaril.
1998. aastal pakuti välja veel üks kuue olekuga kvantkommunikatsiooniskeem polarisatsiooni valimiseks kolmel konjugeeritud alusel, mis koosnesid neljast polarisatsiooniolekust ning vasak- ja õigest pöörlemisest BB84 protokollis. BB84 protokoll on osutunud ohutuks kriitilise jaotuse meetodiks, mida keegi pole seni rikkunud. Kvantmääramatuse ja kvantmittekloonimise põhimõte tagavad selle absoluutse turvalisuse. Seega on EPR protokollil oluline teoreetiline väärtus. See ühendab põimunud kvantseisundi turvalise kvantkommunikatsiooniga ja avab uue tee turvaliseks kvantkommunikatsiooniks.
kvantteleportatsioon:
Bennetti ja teiste kuue riigi teadlaste poolt 1993. aastal välja pakutud kvantteleportatsiooni teooria on puhas kvantülekanderežiim, mis kasutab tundmatu kvantoleku edastamiseks kaheosakese maksimaalse põimunud oleku kanalit ning teleportatsiooni edukuse määr ulatub 100%-ni [2].
199. aastal viis Austria Zeilingeri töörühm laboris lõpule kvantteleportatsiooni põhimõtte esimese eksperimentaalse kontrollimise. Paljudes filmides esineb sageli selline süžee: salapärane kuju kaob ootamatult ühte kohta ja ilmub äkki oma kohale. Kuna kvantteleportatsioon rikub aga kvantmehaanikas kvantmittekloonimise ja Heisenbergi määramatuse põhimõtet, on see klassikalises kommunikatsioonis lihtsalt omamoodi ulme.
Kvantkommunikatsioonis tutvustatakse aga erakordset kvantpõimumise kontseptsiooni, mis jagab algse tundmatu kvantseisundi informatsiooni kaheks osaks: kvantinformatsiooniks ja klassikaliseks informatsiooniks, mis teebki selle uskumatu ime teoks. Kvantinformatsioon on informatsioon, mida mõõtmisprotsessis ei eraldata, ja klassikaline informatsioon on algne mõõtmine.
Kvantkommunikatsiooni edusammud:
Alates 1994. aastast on kvantkommunikatsioon järk-järgult jõudnud eksperimentaalsesse etappi ja liikunud edasi praktilise eesmärgi poole, millel on suurepärane arendusväärtus ja majanduslik kasu. 1997. aastal katsetasid noor Hiina teadlane Pan Jianwei ja Hollandi teadlane Bowmeister tundmatute kvantseisundite kaugedastust ning realiseerisid selle.
2004. aasta aprillis realiseerisid Sorensen jt esmakordselt 1,45 km pikkuse pankadevahelise andmeedastuse, kasutades kvantpõimumisjaotust, mis tähistab kvantkommunikatsiooni laborist rakendusetapini. Praegu on kvantkommunikatsioonitehnoloogia pälvinud valitsuste, tööstuse ja akadeemiliste ringkondade märkimisväärset tähelepanu. Mõned kuulsad rahvusvahelised ettevõtted, näiteks British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT & T Laboratories Ameerika Ühendriikides, Toshiba ettevõte Jaapanis, Siemens ettevõte Saksamaal jne, tegelevad aktiivselt ka kvantinformatsiooni kommertsialiseerimisega. Lisaks loodi 2008. aastal Euroopa Liidu "kvantkrüptograafial põhineva globaalse turvalise sidevõrgu arendusprojekti" raames 7-sõlmeline turvalise side demonstratsiooni- ja verifitseerimisvõrk.
2010. aastal teatas Ameerika Ühendriikide ajakiri Time Hiina 16 km kvantteleportatsiooni eksperimendi edust rubriigis „Plahvatusohtlikud uudised“ pealkirjaga „Hiina kvantteaduse hüpe“, viidates sellele, et Hiina suudab luua kvantkommunikatsioonivõrgu maapinna ja satelliidi vahele [3]. 2010. aastal rajasid Jaapani Riiklik Luure- ja Kommunikatsiooniuuringute Instituut ning Mitsubishi Electric ja NEC, Šveitsi ID Quantified, Toshiba Europe Limited ja Austria Wien Tokyos kuuesõlmelise suurlinna kvantkommunikatsioonivõrgu „Tokyo QKD võrk“. Võrgustik keskendub Jaapani ja Euroopa kvantkommunikatsioonitehnoloogia kõrgeima arengutasemega teadusasutuste ja ettevõtete uusimatele uurimistulemustele.
Hiina „Silicon Valleys“ – Pekingi Zhongguancunis – asuv Pekingi Rofea Optoelectronics Co., Ltd. on kõrgtehnoloogiaettevõte, mis on pühendunud kodumaiste ja välismaiste teadusasutuste, uurimisinstituutide, ülikoolide ja ettevõtete teadustöötajate teenindamisele. Meie ettevõte tegeleb peamiselt optoelektrooniliste toodete iseseisva uurimis- ja arendustegevuse, disaini, tootmise ja müügiga ning pakub teadlastele ja tööstusinseneridele uuenduslikke lahendusi ja professionaalseid, personaalseid teenuseid. Pärast aastaid kestnud iseseisvat innovatsiooni on see loonud rikkaliku ja täiusliku fotoelektriliste toodete seeria, mida kasutatakse laialdaselt munitsipaal-, sõjaväe-, transpordi-, elektri-, finants-, haridus-, meditsiini- ja muudes tööstusharudes.
Ootame koostööd teiega!
Postituse aeg: 05.05.2023