עקרון והתקדמות של טכנולוגיית תקשורת קוונטית

תקשורת קוונטית היא החלק המרכזי בטכנולוגיית המידע הקוונטית. יש לה יתרונות של סודיות מוחלטת, קיבולת תקשורת גדולה, מהירות העברה מהירה וכן הלאה. היא יכולה להשלים משימות ספציפיות שתקשורת קלאסית אינה יכולה להשיג. תקשורת קוונטית יכולה להשתמש במערכת מפתח פרטית, שאינה ניתנת לפענוח, כדי לממש את התחושה האמיתית של תקשורת מאובטחת, ולכן תקשורת קוונטית הפכה לחזית המדע והטכנולוגיה בעולם. תקשורת קוונטית משתמשת במצב הקוונטי כאלמנט מידע כדי לממש העברה יעילה של מידע. זוהי מהפכה נוספת בהיסטוריה של התקשורת לאחר תקשורת טלפונית ותקשורת אופטית.

המרכיבים העיקריים של תקשורת קוונטית:

חלוקת מפתחות סודיים קוונטיים:

הפצת מפתחות סודיים קוונטיים אינה משמשת להעברת תוכן סודי. עם זאת, היא משמשת ליצירת ותקשורת של ספר צופן, כלומר, להקצות את המפתח הפרטי לשני צידי התקשורת האישית, הידועה בכינויה תקשורת קריפטוגרפיה קוונטית.
בשנת 1984, בנט מארצות הברית וברסארט מקנדה הציעו את פרוטוקול BB84, המשתמש בסיביות קוונטיות כנושאי מידע לקידוד מצבים קוונטיים באמצעות מאפייני 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 ויעילות חצי. שתי הסכמות הללו מבוססות על קבוצה אחת או יותר של מצבים קוונטיים בודדים אורתוגונליים ולא אורתוגונליים. לבסוף, בשנת 1991, אקרט מבריטניה הציע את E91 המבוסס על מצב הסתבכות מקסימלי של שני חלקיקים, כלומר זוג EPR.
בשנת 1998 הוצעה סכימה נוספת של תקשורת קוונטית בת שישה מצבים לבחירת קיטוב על שלושה בסיסים מצומדים המורכבים מארבעה מצבי קיטוב וסיבוב שמאלה וישר בפרוטוקול BB84. פרוטוקול BB84 הוכח כשיטת חלוקה קריטית בטוחה, שאף אחד לא הופרה עד כה. עקרון אי הוודאות הקוונטית ואי-השיבוט הקוונטי מבטיחים את ביטחונה המוחלט. לכן, לפרוטוקול EPR יש ערך תיאורטי מהותי. הוא מחבר את המצב הקוונטי השזור עם תקשורת קוונטית מאובטחת ופותח דרך חדשה לתקשורת קוונטית מאובטחת.

טלפורטציה קוונטית:

תיאוריית הטלפורטציה הקוונטית שהוצעה על ידי בנט ומדענים אחרים בשש מדינות בשנת 1993 היא מצב שידור קוונטי טהור המשתמש בערוץ של מצב שזירה מקסימלי של שני חלקיקים כדי להעביר מצב קוונטי לא ידוע, ושיעור ההצלחה של הטלפורטציה יגיע ל-100% [2].
בשנת 199, קבוצת זיילינגר מאוסטריה השלימה את האימות הניסיוני הראשון של עקרון הטלפורטציה הקוונטית במעבדה. בסרטים רבים, עלילה כזו מופיעה לעתים קרובות: דמות מסתורית נעלמת לפתע במקום אחד ומופיעה לפתע במקומה. עם זאת, מכיוון שטלפורטציה קוונטית מפרה את עקרון אי-השיבוט הקוונטי ואת אי-הוודאות של הייזנברג במכניקת הקוונטים, זהו פשוט סוג של מדע בדיוני בתקשורת קלאסית.
עם זאת, המושג יוצא הדופן של שזירה קוונטית מוצג בתקשורת קוונטית, אשר מחלק את מידע המצב הקוונטי הלא ידוע של המקור לשני חלקים: מידע קוונטי ומידע קלאסי, מה שגורם לנס מדהים זה לקרות. מידע קוונטי הוא המידע שלא מופק בתהליך המדידה, ומידע קלאסי הוא המדידה המקורית.

התקדמות בתקשורת קוונטית:

מאז 1994, תקשורת קוונטית נכנסה בהדרגה לשלב הניסויי ומתקדמת לעבר המטרה המעשית, בעלת ערך פיתוח מעולה ויתרונות כלכליים. בשנת 1997, פאן ג'יאנוויי, מדען סיני צעיר, ובו מייסטר, מדען הולנדי, ערכו ניסויים והבינו את האפשרות להעביר מרחוק מצבים קוונטיים לא ידועים.
באפריל 2004, סורנסן ועמיתיו הצליחו לראשונה להעביר נתונים באורך 1.45 ק"מ בין בנקים באמצעות שימוש בהתפלגות שזירה קוונטית, מה שסימן את התקשורת הקוונטית מהמעבדה ועד לשלב היישום. כיום, טכנולוגיית תקשורת קוונטית משכה תשומת לב רבה מצד ממשלות, תעשייה ואקדמיה. כמה חברות בינלאומיות מפורסמות מפתחות באופן פעיל את המסחור של מידע קוונטי, כגון חברת הטלפון והטלגרף הבריטית, בל, יבמ, מעבדות at&T בארצות הברית, חברת טושיבה ביפן, חברת סימנס בגרמניה ועוד. יתר על כן, בשנת 2008, "פרויקט פיתוח רשת תקשורת מאובטחת עולמית המבוסס על קריפטוגרפיה קוונטית" של האיחוד האירופי הקים רשת הדגמה ואימות של תקשורת מאובטחת בת 7 צמתים.
בשנת 2010, מגזין טיים האמריקאי דיווח על הצלחת ניסוי הטלפורטציה הקוונטית של סין למרחק של 16 ק"מ בטור "חדשות נפיצות" תחת הכותרת "קפיצת מדרגה של מדע הקוונטים של סין", דבר המצביע על כך שסין יכולה להקים רשת תקשורת קוונטית בין הקרקע ללוויין [3]. בשנת 2010, המכון הלאומי לחקר המודיעין והתקשורת של יפן, יחד עם Mitsubishi Electric ו-NEC, ID Quantified משוויץ, Toshiba Europe Limited ו-Vienna באוסטריה, הקימו בטוקיו את רשת התקשורת הקוונטית המטרופולינית בעלת שישה צמתים "רשת טוקיו QKD". הרשת מתמקדת בתוצאות המחקר העדכניות ביותר של מוסדות מחקר וחברות עם רמת הפיתוח הגבוהה ביותר בטכנולוגיית תקשורת קוונטית ביפן ובאירופה.

חברת בייג'ינג רופאה אופטואלקטרוניקה בע"מ, הממוקמת ב"עמק הסיליקון" בסין - בייג'ינג ג'ונגגואנצון, היא מפעל היי-טק המוקדש לשירות מוסדות מחקר מקומיים וזרים, מכוני מחקר, אוניברסיטאות ואנשי מחקר מדעיים ארגוניים. החברה שלנו עוסקת בעיקר במחקר ופיתוח עצמאיים, תכנון, ייצור ומכירה של מוצרים אופטואלקטרוניים, ומספקת פתרונות חדשניים ושירותים מקצועיים ומותאמים אישית לחוקרים מדעיים ומהנדסי תעשייה. לאחר שנים של חדשנות עצמאית, היא יצרה סדרה עשירה ומושלמת של מוצרים פוטואלקטריים, הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות העירוניות, הצבאיות, התחבורה, החשמל, הפיננסים, החינוך, הרפואה ותעשיות אחרות.

אנו מצפים לשיתוף פעולה איתך!