Kwantumcommunicatie vormt de kern van de kwantuminformatietechnologie. Het biedt voordelen zoals absolute geheimhouding, een grote communicatiecapaciteit en een hoge transmissiesnelheid. Het kan taken uitvoeren die met klassieke communicatie niet mogelijk zijn. Kwantumcommunicatie maakt gebruik van een privésleutelsysteem dat niet te ontcijferen is, waardoor een werkelijk veilige communicatie mogelijk is. Daarom staat kwantumcommunicatie wereldwijd aan de voorhoede van wetenschap en technologie. Kwantumcommunicatie gebruikt de kwantumtoestand als informatie-element voor een effectieve overdracht van informatie. Het is, na de telefoon en optische communicatie, een nieuwe revolutie in de communicatiegeschiedenis.
De belangrijkste componenten van kwantumcommunicatie:
Kwantumgeheime sleuteldistributie:
Kwantumgeheimsleuteldistributie wordt niet gebruikt voor het verzenden van vertrouwelijke inhoud. Het wordt echter wel gebruikt om een cijferboek op te stellen en te communiceren, dat wil zeggen om de privésleutel toe te wijzen aan beide partijen in een persoonlijke communicatie, wat algemeen bekend staat als kwantumcryptografie.
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 polarisatie-eigenschappen van licht te benutten voor het genereren en veilig verspreiden van geheime sleutels. In 1992 stelde Bennett een B92-protocol voor, gebaseerd op twee niet-orthogonale kwantumtoestanden met een eenvoudige stroom en een halfrendement. 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 het E91-protocol 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 basissen, bestaande uit vier polarisatietoestanden en links- en rechtsrotatie in het BB84-protocol. Het BB84-protocol is bewezen een veilige kritische distributiemethode te zijn, die tot nu toe door niemand is gekraakt. Het principe van kwantumonzekerheid en kwantum-non-cloning garandeert de absolute veiligheid ervan. Daarom heeft het EPR-protocol een essentiële theoretische waarde. Het verbindt de verstrengelde kwantumtoestand met veilige kwantumcommunicatie en opent een nieuwe weg voor veilige kwantumcommunicatie.
kwantumteleportatie:
De theorie van kwantumteleportatie, voorgesteld door Bennett en andere wetenschappers in zes landen in 1993, is een zuivere kwantumtransmissiemodus die gebruikmaakt van het kanaal van de maximaal verstrengelde toestand van twee deeltjes om een onbekende kwantumtoestand te verzenden, en de succesratio van teleportatie zal 100% bereiken [2].
In 199 voltooide de Oostenrijkse groep van A. Zeilinger de eerste experimentele verificatie van het principe van kwantumteleportatie in het laboratorium. In veel films komt een dergelijk plot vaak voor: een mysterieuze figuur verdwijnt plotseling van de ene plek en verschijnt er dan ineens weer. Omdat kwantumteleportatie echter in strijd is met het principe van kwantum-non-klonen en de onzekerheidswet van Heisenberg in de kwantummechanica, is het in feite slechts een vorm van sciencefiction in de klassieke communicatie.
Het uitzonderlijke concept van kwantumverstrengeling wordt echter geïntroduceerd in kwantumcommunicatie. Dit concept verdeelt de onbekende kwantumtoestandinformatie van het origineel in twee delen: kwantuminformatie en klassieke informatie. Dit maakt dit ongelooflijke wonder mogelijk. Kwantuminformatie is de informatie die niet tijdens het meetproces wordt verkregen, terwijl klassieke informatie de oorspronkelijke meting is.
Vooruitgang in kwantumcommunicatie:
Sinds 1994 is kwantumcommunicatie geleidelijk aan de experimentele fase ingegaan en op weg naar een praktisch doel, wat een uitstekende ontwikkelingswaarde en economische voordelen oplevert. In 1997 experimenteerden en realiseerden de jonge Chinese wetenschapper Pan Jianwei en de Nederlandse wetenschapper Bow Meister de overdracht op afstand van onbekende kwantumtoestanden.
In april 2004 realiseerden Sorensen et al. voor het eerst een datatransmissie van 1,45 km tussen banken door gebruik te maken van kwantumverstrengelingsdistributie, waarmee kwantumcommunicatie de stap van laboratorium naar toepassing maakte. Kwantumcommunicatietechnologie heeft momenteel veel aandacht van overheden, het bedrijfsleven en de academische wereld. Verschillende bekende internationale bedrijven werken actief aan de commercialisering van kwantuminformatie, zoals de Britse telefoon- en telegraafmaatschappij, Bell, IBM, AT&T Laboratories in de Verenigde Staten, Toshiba in Japan, Siemens in Duitsland, enzovoort. Bovendien heeft de Europese Unie in 2008 in het kader van het "Wereldwijde project voor de ontwikkeling van een veilig communicatienetwerk gebaseerd op kwantumcryptografie" een demonstratie- en verificatienetwerk voor veilige communicatie met zeven knooppunten opgezet.
In 2010 berichtte het Amerikaanse tijdschrift Time in de rubriek "Explosief nieuws" over het succes van China's experiment met kwantumteleportatie over 16 km, onder de titel "Sprong voorwaarts in de Chinese kwantumwetenschap". Dit gaf aan dat China een kwantumcommunicatienetwerk tussen de aarde en de satelliet kon opzetten [3]. In 2010 richtten het National Intelligence and Communication Research Institute van Japan, Mitsubishi Electric, NEC, ID Quantified uit Zwitserland, Toshiba Europe Limited en All Vienna uit Oostenrijk het zes-knooppunten tellende metropolitane kwantumcommunicatienetwerk "Tokyo QKD-netwerk" op in Tokio. Dit netwerk richt zich op de nieuwste onderzoeksresultaten van onderzoeksinstellingen en bedrijven met de hoogste ontwikkelingsgraad op het gebied van kwantumcommunicatietechnologie in Japan en Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., gevestigd in Beijing Zhongguancun, ook wel bekend als "Silicon Valley", is een hightechbedrijf dat zich richt op het ondersteunen van binnenlandse en buitenlandse onderzoeksinstellingen, universiteiten en wetenschappelijk personeel van bedrijven. Ons bedrijf houdt zich voornamelijk bezig met de onafhankelijke ontwikkeling, het ontwerp, de productie en de verkoop van opto-elektronische producten en biedt innovatieve oplossingen en professionele, gepersonaliseerde diensten aan wetenschappelijk onderzoekers en industriële ingenieurs. Na jaren van onafhankelijke innovatie heeft het bedrijf een uitgebreid en perfect assortiment foto-elektrische producten ontwikkeld, die op grote schaal worden gebruikt in de gemeentelijke sector, defensie, transport, energiesector, financiële sector, onderwijs, medische sector en andere industrieën.
Wij kijken uit naar een samenwerking met u!
Geplaatst op: 5 mei 2023