עיקרון והתקדמות טכנולוגיית התקשורת הקוונטית

תקשורת קוונטית היא החלק המרכזי בטכנולוגיית המידע הקוונטית. יש לו את היתרונות של סודיות מוחלטת, קיבולת תקשורת גדולה, מהירות שידור מהירה וכן הלאה. זה יכול להשלים את המשימות המסוימות שתקשורת קלאסית לא יכולה להשיג. תקשורת קוונטית יכולה להשתמש במערכת המפתח הפרטי, שאינה ניתנת לפענוח כדי לממש את התחושה האמיתית של תקשורת מאובטחת, כך שהתקשורת הקוונטית הפכה לחזית המדע והטכנולוגיה בעולם. תקשורת קוונטית משתמשת במצב הקוונטי כאלמנט מידע כדי לממש העברת מידע יעילה. זוהי מהפכה נוספת בהיסטוריה של התקשורת לאחר תקשורת טלפונית ואופטית.

המרכיבים העיקריים של תקשורת קוונטית:

הפצת מפתח סודי קוונטי:

הפצת מפתחות סודיים קוונטיים אינה משמשת להעברת תוכן סודי. ובכל זאת, זה להקים ולתקשר ספר צופן, כלומר, להקצות את המפתח הפרטי לשני הצדדים של התקשורת האישית, המכונה בדרך כלל תקשורת הצפנה קוונטית.
בשנת 1984, בנט מארצות הברית ובראסארט מקנדה הציעו את פרוטוקול BB84, המשתמש בסיביות קוונטיות כמנשאי מידע כדי לקודד מצבים קוונטיים על ידי שימוש במאפייני קיטוב של אור כדי לממש את היצירה וההפצה הבטוחה של מפתחות סודיים. בשנת 1992, בנט הציע פרוטוקול B92 המבוסס על שני מצבים קוונטיים לא אורתוגונליים עם זרימה פשוטה וחצי יעילות. שתי הסכמות הללו מבוססות על קבוצה אחת או יותר של מצבים קוונטיים בודדים אורתוגונליים ולא אורתוגונליים. לבסוף, בשנת 1991, Ekert מבריטניה הציע E91 על בסיס מצב ההסתבכות המקסימלית של שני חלקיקים, כלומר צמד ה-EPR.
בשנת 1998, הוצעה ערכת תקשורת קוונטית נוספת של שישה מצבים לבחירת קיטוב על שלושה בסיסים מצומדים המורכבים מארבעה מצבי קיטוב וסיבוב שמאלי ותקין בפרוטוקול BB84. פרוטוקול BB84 הוכח כשיטת הפצה קריטית בטוחה, אשר לא נשברה על ידי אף אחד עד כה. עקרון אי הוודאות הקוונטית ואי-השיבוט הקוונטי מבטיחים את ביטחונו המוחלט. לכן, לפרוטוקול EPR יש ערך תיאורטי מהותי. היא מחברת את המצב הקוונטי הסבוך עם תקשורת קוונטית מאובטחת ופותחת דרך חדשה לתקשורת קוונטית מאובטחת.

טלפורטציה קוונטית:

תורת הטלפורטציה הקוונטית שהוצעה על ידי בנט ומדענים אחרים בשש מדינות בשנת 1993 היא מצב שידור קוונטי טהור המשתמש בערוץ של מצב סבוך מקסימלי של שני חלקיקים כדי לשדר מצב קוונטי לא ידוע, ושיעור ההצלחה של טלפורטציה יגיע ל-100% [ 2].
בשנת 199, א. קבוצת זיילינגר מאוסטריה השלימה את האימות הניסיוני הראשון של עקרון הטלפורטציה הקוונטי במעבדה. בסרטים רבים, עלילה כזו מופיעה לעתים קרובות: דמות מסתורית נעלמת פתאום במקום אחד, פתאום נראית במקום. עם זאת, מכיוון שטלפורטציה קוונטית מפרה את העיקרון של אי-שיבוט קוונטי ואי-ודאות הייזנברג במכניקת הקוונטים, זהו רק סוג של מדע בדיוני בתקשורת הקלאסית.
עם זאת, המושג החריג של הסתבכות קוונטית מוכנס לתקשורת קוונטית, אשר מחלק את מידע המצב הקוונטי הלא ידוע של המקור לשני חלקים: מידע קוונטי ומידע קלאסי, מה שגורם לנס המדהים הזה לקרות. מידע קוונטי הוא המידע שלא מופק בתהליך המדידה, ומידע קלאסי הוא המדידה המקורית.

התקדמות בתקשורת קוונטית:

מאז 1994, התקשורת הקוונטית נכנסה בהדרגה לשלב הניסוי וצועדת קדימה אל המטרה המעשית, שיש לה ערך פיתוח מצוין ויתרונות כלכליים. בשנת 1997, פאן ג'יאנוווי, מדען סיני צעיר, וקשת מייסטר, מדען הולנדי, ערכו ניסויים והבינו שידור מרחוק של מצבים קוונטיים לא ידועים.
באפריל 2004, Sorensen et al. מימש העברת נתונים של 1.45 ק"מ בין בנקים בפעם הראשונה על ידי שימוש בהפצה של הסתבכות קוונטית, סימון התקשורת הקוונטית ממעבדה לשלב היישום. נכון לעכשיו, טכנולוגיית התקשורת הקוונטית משכה תשומת לב משמעותית מצד ממשלות, תעשייה ואקדמיה. כמה חברות בינלאומיות מפורסמות מפתחות באופן פעיל גם מסחור של מידע קוונטי, כגון חברת הטלפון והטלגרף הבריטית, bell, IBM, מעבדות ב-&T בארצות הברית, חברת טושיבה ביפן, חברת סימנס בגרמניה וכו'. 2008, "פרויקט פיתוח רשת תקשורת מאובטחת גלובלית המבוססת על הצפנה קוונטית" של האיחוד האירופי הקים רשת הדגמה ואימות תקשורת מאובטחת בת 7 צמתים.
בשנת 2010, מגזין "טיים" של ארצות הברית דיווח על הצלחת ניסוי הטלפורטציה הקוונטי של סין באורך 16 ק"מ בעמודה של "חדשות נפיצות" עם הכותרת "קפיצת המדע הקוונטי של סין", המצביע על כך שסין יכולה להקים רשת תקשורת קוונטית בין הקרקע והלוויין [3]. בשנת 2010, המכון הלאומי לחקר המודיעין והתקשורת של יפן ומיצובישי אלקטריק ו-NEC, ID מכומד של שוויץ, Toshiba Europe Limited, וכל וינה של אוסטריה הקימו את ששת הצמתים המטרופולינים של רשת תקשורת קוונטית "Tokyo QKD network" בטוקיו. הרשת מתמקדת בתוצאות המחקר העדכניות ביותר של מוסדות מחקר וחברות עם רמת הפיתוח הגבוהה ביותר בטכנולוגיית תקשורת קוונטית ביפן ובאירופה.

Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd. ממוקם ב"עמק הסיליקון" של סין - Beijing Zhongguancun, הוא מיזם היי-טק המוקדש לשירות מוסדות מחקר מקומיים וזרים, מכוני מחקר, אוניברסיטאות ואנשי מחקר מדעיים ארגוניים. חברתנו עוסקת בעיקר במחקר ופיתוח עצמאי, עיצוב, ייצור, מכירה של מוצרים אופטואלקטרוניים, ומספקת פתרונות חדשניים ושירותים מקצועיים מותאמים אישית לחוקרים מדעיים ומהנדסי תעשייה. לאחר שנים של חדשנות עצמאית, היא יצרה סדרה עשירה ומושלמת של מוצרים פוטו-אלקטריים, הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות עירוניות, צבאיות, תחבורה, חשמל, פיננסים, חינוך, רפואה ועוד.

אנו מצפים לשיתוף פעולה איתך!