Kvantová komunikace je ústřední součástí kvantové informační technologie. Má výhody absolutního utajení, velké komunikační kapacity, vysoké přenosové rychlosti atd. Dokáže plnit specifické úkoly, které klasická komunikace nedokáže. Kvantová komunikace může využít systém soukromého klíče, který nelze dešifrovat, k dosažení skutečného smyslu bezpečné komunikace, takže se kvantová komunikace stala popředím vědy a techniky ve světě. Kvantová komunikace využívá kvantový stav jako informační prvek k realizaci efektivního přenosu informací. Je to další revoluce v historii komunikace po telefonní a optické komunikaci.
Hlavní složky kvantové komunikace:
Distribuce kvantového tajného klíče:
Kvantová distribuce tajných klíčů se nepoužívá k přenosu důvěrného obsahu. Slouží však k vytvoření a komunikaci šifrovací knihy, tj. k přiřazení soukromého klíče oběma stranám osobní komunikace, běžně známé jako kvantová kryptografická komunikace.
V roce 1984 Bennett ze Spojených států a Brassart z Kanady navrhli protokol BB84, který využívá kvantové bity jako nosiče informací ke kódování kvantových stavů s využitím polarizačních charakteristik světla k realizaci generování a bezpečné distribuce tajných klíčů. V roce 1992 Bennett navrhl protokol B92 založený na dvou neortogonálních kvantových stavech s jednoduchým tokem a poloviční účinností. Obě tato schémata jsou založena na jedné nebo více sadách ortogonálních a neortogonálních jednotlivých kvantových stavů. Nakonec v roce 1991 Ekert z Velké Británie navrhl protokol E91 založený na stavu maximálního provázání dvou částic, konkrétně na páru EPR.
V roce 1998 bylo v protokolu BB84 navrženo další schéma kvantové komunikace se šesti stavy pro výběr polarizace na třech konjugovaných bázích složených ze čtyř polarizačních stavů a levé a vlastní rotace. Protokol BB84 se ukázal jako bezpečná metoda kritického rozdělení, kterou dosud nikdo neprolomil. Princip kvantové neurčitosti a kvantového neklonování zajišťují jeho absolutní bezpečnost. Proto má protokol EPR zásadní teoretickou hodnotu. Spojuje provázaný kvantový stav s bezpečnou kvantovou komunikací a otevírá novou cestu pro bezpečnou kvantovou komunikaci.
kvantová teleportace：
Teorie kvantové teleportace, kterou v roce 1993 navrhl Bennett a další vědci v šesti zemích, je čistě kvantový přenosový režim, který využívá kanál maximálního provázaného stavu dvou částic k přenosu neznámého kvantového stavu a úspěšnost teleportace dosáhne 100 % [2].
V roce 199 dokončila rakouská skupina A. Zeilinger první experimentální ověření principu kvantové teleportace v laboratoři. V mnoha filmech se takový děj často objevuje: záhadná postava náhle zmizí na jednom místě a najednou se objeví na svém místě. Protože však kvantová teleportace porušuje princip kvantové neklonování a Heisenbergovu neurčitost v kvantové mechanice, jedná se v klasické komunikaci pouze o druh sci-fi.
Do kvantové komunikace je však zaveden výjimečný koncept kvantového provázání, který rozděluje neznámou informaci o kvantovém stavu originálu na dvě části: kvantovou informaci a klasickou informaci, což umožňuje tento neuvěřitelný zázrak. Kvantová informace je informace, která nebyla extrahována v procesu měření, a klasická informace je původní měření.
Pokrok v kvantové komunikaci：
Od roku 1994 kvantová komunikace postupně vstupuje do experimentální fáze a směřuje k praktickému cíli, který má vynikající vývojovou hodnotu a ekonomické přínosy. V roce 1997 mladý čínský vědec Pan Jianwei a nizozemský vědec Bow Meister experimentovali a realizovali dálkový přenos neznámých kvantových stavů.
V dubnu 2004 Sorensen a kol. poprvé realizovali přenos dat mezi bankami o vzdálenosti 1,45 km pomocí kvantové distribuce provázání, což označilo kvantovou komunikaci od laboratoře až po fázi aplikace. V současné době technologie kvantové komunikace přitahuje značnou pozornost vlád, průmyslu a akademické obce. Některé známé mezinárodní společnosti také aktivně rozvíjejí komercializaci kvantových informací, jako například British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, laboratoře AT&T ve Spojených státech, Toshiba v Japonsku, Siemens v Německu atd. Kromě toho v roce 2008 Evropská unie v rámci „projektu rozvoje globální bezpečné komunikační sítě založené na kvantové kryptografii“ vytvořila 7uzlovou demonstrační a ověřovací síť pro bezpečnou komunikaci.
V roce 2010 americký časopis Time informoval o úspěchu čínského experimentu s kvantovou teleportací na vzdálenost 16 km v rubrice „výbušné zprávy“ s názvem „skok čínské kvantové vědy“, což naznačuje, že Čína je schopna vytvořit kvantovou komunikační síť mezi Zemí a satelitem [3]. V roce 2010 Národní institut pro výzkum inteligence a komunikace Japonska a společnosti Mitsubishi Electric a NEC, ID Quantified ze Švýcarska, Toshiba Europe Limited a rakouská Vídeň založily v Tokiu šestiuzlovou metropolitní kvantovou komunikační síť „Tokyo QKD network“. Síť se zaměřuje na nejnovější výsledky výzkumu výzkumných institucí a společností s nejvyšší úrovní rozvoje kvantových komunikačních technologií v Japonsku a Evropě.
Společnost Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. se sídlem v čínském „Silicon Valley“ – Beijing Zhongguancun, je high-tech podnik zaměřený na služby domácím i zahraničním výzkumným institucím, výzkumným ústavům, univerzitám a vědeckovýzkumným pracovníkům v podnicích. Naše společnost se zabývá především nezávislým výzkumem a vývojem, návrhem, výrobou a prodejem optoelektronických produktů a poskytuje inovativní řešení a profesionální, personalizované služby pro vědecké výzkumníky a průmyslové inženýry. Po letech nezávislých inovací vytvořila bohatou a dokonalou řadu fotoelektrických produktů, které se široce používají v komunálním, vojenském, dopravním, energetickém, finančním, vzdělávacím, lékařském a dalších odvětvích.
Těšíme se na spolupráci s vámi!
Čas zveřejnění: 5. května 2023