Quantumcommunicatie is het centrale onderdeel van de quantuminformatietechnologie. Het biedt voordelen zoals absolute geheimhouding, een grote communicatiecapaciteit, een hoge transmissiesnelheid, enzovoort. Het kan specifieke taken uitvoeren die klassieke communicatie niet aankan. Quantumcommunicatie kan gebruikmaken van een systeem met een privésleutel, dat niet kan worden ontcijferd, om de ware betekenis van veilige communicatie te realiseren. Hierdoor is quantumcommunicatie wereldwijd uitgegroeid tot de voorloper van wetenschap en technologie. Quantumcommunicatie gebruikt de quantumtoestand als informatie-element om effectieve informatieoverdracht te realiseren. Het is een nieuwe revolutie in de communicatiegeschiedenis, na de telefoon en optische communicatie.
De belangrijkste componenten van kwantumcommunicatie:
Quantum geheime sleuteldistributie:
De distributie van kwantumsleutels wordt niet gebruikt voor het verzenden van vertrouwelijke informatie. Het dient echter wel om een codeboek op te stellen en te communiceren, dat wil zeggen om de privésleutel aan beide kanten van persoonlijke communicatie toe te wijzen, algemeen bekend als kwantumcryptografiecommunicatie.
In 1984 stelden Bennett uit de Verenigde Staten en Brassart uit Canada het BB84-protocol voor, dat kwantumbits als informatiedragers gebruikt om kwantumtoestanden te coderen door de polarisatiekarakteristieken van licht te gebruiken om de generatie en veilige distributie van geheime sleutels te realiseren. In 1992 stelde Bennett een B92-protocol voor, gebaseerd op twee niet-orthogonale kwantumtoestanden met een eenvoudige stroming en een halve efficiëntie. Beide schema's zijn gebaseerd op een of meer sets van orthogonale en niet-orthogonale enkelvoudige kwantumtoestanden. Ten slotte stelde Ekert uit het Verenigd Koninkrijk in 1991 E91 voor, gebaseerd op de maximale verstrengelingstoestand van twee deeltjes, namelijk het EPR-paar.
In 1998 werd een ander kwantumcommunicatieschema met zes toestanden voorgesteld voor polarisatieselectie op drie geconjugeerde basen, bestaande uit vier polarisatietoestanden en links- en rechtsrotatie in het BB84-protocol. Het BB84-protocol heeft zich bewezen als een veilige, kritische distributiemethode, die tot nu toe door niemand is gekraakt. Het principe van kwantumonzekerheid en kwantumnonklonering garandeert de absolute veiligheid ervan. Daarom heeft het EPR-protocol essentiële theoretische waarde. Het verbindt de verstrengelde kwantumtoestand met veilige kwantumcommunicatie en opent een nieuwe weg naar veilige kwantumcommunicatie.
kwantumteleportatie:
De theorie van kwantumteleportatie die in 1993 door Bennett en andere wetenschappers in zes landen werd voorgesteld, is een zuivere kwantumtransmissiemodus die gebruikmaakt van het kanaal van de maximaal verstrengelde toestand van twee deeltjes om een onbekende kwantumtoestand over te brengen, en het succespercentage van teleportatie zal 100% bedragen [2].
In 199 voltooide de Oostenrijkse groep A. Zeilinger de eerste experimentele verificatie van het principe van kwantumteleportatie in het laboratorium. In veel films komt een dergelijke plot vaak voor: een mysterieuze figuur verdwijnt plotseling op de ene plek en lijkt plotseling weer op zijn plaats te zijn. Omdat kwantumteleportatie echter het principe van kwantumnonklonering en de onzekerheid van Heisenberg in de kwantummechanica schendt, is het slechts een soort sciencefiction in de klassieke communicatie.
Het uitzonderlijke concept van kwantumverstrengeling wordt echter geïntroduceerd in kwantumcommunicatie, waarbij de onbekende kwantumtoestandsinformatie van het origineel in twee delen wordt gesplitst: kwantuminformatie en klassieke informatie, wat dit ongelooflijke wonder mogelijk maakt. Kwantuminformatie is de informatie die niet in het meetproces wordt geëxtraheerd, en klassieke informatie is de oorspronkelijke meting.
Vooruitgang in kwantumcommunicatie:
Sinds 1994 is kwantumcommunicatie geleidelijk de experimentele fase ingegaan en heeft het een praktische doelstelling bereikt, die uitstekende ontwikkelingswaarde en economische voordelen biedt. In 1997 experimenteerden Pan Jianwei, een jonge Chinese wetenschapper, en Bow Meister, een Nederlandse wetenschapper, met de overdracht van onbekende kwantumtoestanden op afstand en realiseerden ze deze.
In april 2004 realiseerden Sorensen et al. voor het eerst een datatransmissie van 1,45 km tussen banken met behulp van kwantumverstrengeling, waarmee de kwantumcommunicatie van laboratorium naar toepassingsfase werd gemarkeerd. Momenteel trekt kwantumcommunicatietechnologie aanzienlijke aandacht van overheden, de industrie en de academische wereld. Ook enkele bekende internationale bedrijven zijn actief bezig met de commercialisering van kwantuminformatie, zoals British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories in de Verenigde Staten, Toshiba in Japan, Siemens in Duitsland, enz. Bovendien werd in 2008 in het kader van het "Global Secure Communication Network Development Project Based on Quantum Cryptography" van de Europese Unie een demonstratie- en verificatienetwerk voor beveiligde communicatie met 7 knooppunten opgezet.
In 2010 berichtte het Amerikaanse tijdschrift Time over het succes van China's 16 km lange kwantumteleportatie-experiment in de rubriek "explosief nieuws" met de titel "sprong van China's kwantumwetenschap", wat aangaf dat China een kwantumcommunicatienetwerk tussen de grond en de satelliet kan opzetten [3]. In 2010 hebben het Japanse nationale inlichtingen- en communicatieonderzoeksinstituut en Mitsubishi Electric en NEC, ID Quantified uit Zwitserland, Toshiba Europe Limited en Wenen uit Oostenrijk het zes knooppunten tellende grootstedelijke kwantumcommunicatienetwerk "Tokyo QKD Network" in Tokio opgericht. Het netwerk richt zich op de nieuwste onderzoeksresultaten van onderzoeksinstellingen en bedrijven met het hoogste ontwikkelingsniveau in kwantumcommunicatietechnologie in Japan en Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., gevestigd in de Chinese "Silicon Valley" – Beijing Zhongguancun, is een hightechonderneming die zich toelegt op de dienstverlening aan binnen- en buitenlandse onderzoeksinstellingen, onderzoeksinstituten, universiteiten en wetenschappelijk personeel. Ons bedrijf houdt zich voornamelijk bezig met onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling, ontwerp, productie en verkoop van opto-elektronische producten en biedt innovatieve oplossingen en professionele, gepersonaliseerde diensten aan wetenschappelijk onderzoekers en industrieel ingenieurs. Na jaren van onafhankelijke innovatie heeft het een rijke en perfecte reeks foto-elektrische producten ontwikkeld, die veelvuldig worden gebruikt in gemeentelijke, militaire, transport-, elektriciteits-, financiële, onderwijs-, medische en andere sectoren.
Wij kijken uit naar de samenwerking met u!
Geplaatst op: 5 mei 2023