La comunicación cuántica es la parte central de la tecnología de la información cuántica.Tiene las ventajas de secreto absoluto, gran capacidad de comunicación, velocidad de transmisión rápida, etc.Puede completar tareas particulares que la comunicación clásica no puede lograr.La comunicación cuántica puede utilizar el sistema de clave privada, que no se puede descifrar, para lograr el verdadero sentido de una comunicación segura, por lo que la comunicación cuántica se ha convertido en la vanguardia de la ciencia y la tecnología en el mundo.La comunicación cuántica utiliza el estado cuántico como elemento de información para realizar la transmisión efectiva de información.Es otra revolución en la historia de la comunicación después de la comunicación telefónica y óptica.
Los principales componentes de la comunicación cuántica:
Distribución de claves secretas cuánticas:
La distribución de claves secretas cuánticas no se utiliza para transmitir contenido confidencial.Aún así, se trata de establecer y comunicar un libro de cifrado, es decir, asignar la clave privada a ambos lados de la comunicación personal, comúnmente conocida como comunicación de criptografía cuántica.
En 1984, Bennett de Estados Unidos y Brassart de Canadá propusieron el protocolo BB84, que utiliza bits cuánticos como portadores de información para codificar estados cuánticos utilizando características de polarización de la luz para realizar la generación y distribución segura de claves secretas.En 1992, Bennett propuso un protocolo B92 basado en dos estados cuánticos no ortogonales con flujo simple y eficiencia media.Ambos esquemas se basan en uno o más conjuntos de estados cuánticos únicos ortogonales y no ortogonales.Finalmente, en 1991, Ekert del Reino Unido propuso el E91 basado en el estado máximo de entrelazamiento de dos partículas, es decir, el par EPR.
En 1998, se propuso otro esquema de comunicación cuántica de seis estados para la selección de polarización en tres bases conjugadas compuestas por cuatro estados de polarización y rotación hacia la izquierda y hacia la derecha en el protocolo BB84.Se ha demostrado que el protocolo BB84 es un método de distribución crítico seguro, que hasta ahora nadie ha roto.El principio de incertidumbre cuántica y la no clonación cuántica garantizan su absoluta seguridad.Por tanto, el protocolo EPR tiene un valor teórico esencial.Conecta el estado cuántico entrelazado con la comunicación cuántica segura y abre una nueva forma de comunicación cuántica segura.
teletransportación cuántica:
La teoría de la teletransportación cuántica propuesta por Bennett y otros científicos en seis países en 1993 es un modo de transmisión cuántica pura que utiliza el canal del estado máximo entrelazado de dos partículas para transmitir un estado cuántico desconocido, y la tasa de éxito de la teletransportación alcanzará el 100% [ 2].
En 199 a.El grupo zeilinger de austria completó la primera verificación experimental del principio de teletransportación cuántica en el laboratorio.En muchas películas, a menudo aparece una trama de este tipo: una figura misteriosa que desaparece repentinamente en un lugar, de repente parece estar en su lugar.Sin embargo, debido a que la teletransportación cuántica viola el principio de no clonación cuántica y la incertidumbre de Heisenberg en la mecánica cuántica, es solo una especie de ciencia ficción en la comunicación clásica.
Sin embargo, en la comunicación cuántica se introduce el concepto excepcional de entrelazamiento cuántico, que divide la información del estado cuántico desconocido del original en dos partes: información cuántica e información clásica, lo que hace que suceda este increíble milagro.La información cuántica es la información que no se extrae en el proceso de medición y la información clásica es la medición original.
Progreso en la comunicación cuántica:
Desde 1994, la comunicación cuántica ha entrado gradualmente en la etapa experimental y ha avanzado hacia el objetivo práctico, que tiene un excelente valor de desarrollo y beneficios económicos.En 1997, Pan Jianwei, un joven científico chino, y el maestro de arco, un científico holandés, experimentaron y realizaron la transmisión remota de estados cuánticos desconocidos.
En abril de 2004, Sorensen et al.Realizó por primera vez una transmisión de datos de 1,45 km entre bancos mediante el uso de distribución de entrelazamiento cuántico, lo que marca la comunicación cuántica desde el laboratorio hasta la etapa de aplicación.En la actualidad, la tecnología de comunicación cuántica ha atraído una gran atención por parte de los gobiernos, la industria y el mundo académico.Algunas empresas internacionales de renombre también están desarrollando activamente la comercialización de información cuántica, como por ejemplo la British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, los laboratorios AT&T en Estados Unidos, Toshiba en Japón, Siemens en Alemania, etc. En 2008, el “proyecto de desarrollo de una red global de comunicación segura basada en criptografía cuántica” de la Unión Europea estableció una red de demostración y verificación de comunicación segura de 7 nodos.
En 2010, la revista Time de Estados Unidos informó del éxito del experimento de teletransportación cuántica de 16 kilómetros de China en la columna de “noticias explosivas” con el título de “salto de la ciencia cuántica de China”, indicando que China puede establecer una red de comunicación cuántica entre los tierra y el satélite [3].En 2010, el Instituto Nacional de Investigación de Inteligencia y Comunicaciones de Japón, Mitsubishi Electric y NEC, ID quantified de Suiza, Toshiba Europe Limited y toda Viena de Austria establecieron la red metropolitana de comunicación cuántica de seis nodos “Tokyo QKD network” en Tokio.La red se centra en los últimos resultados de investigación de instituciones de investigación y empresas con el más alto nivel de desarrollo en tecnología de comunicación cuántica en Japón y Europa.
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Hora de publicación: 05-mayo-2023