اصول و پیشرفت فناوری ارتباطات کوانتومی

ارتباطات کوانتومی بخش مرکزی فناوری اطلاعات کوانتومی است. این فناوری مزایایی مانند محرمانگی مطلق، ظرفیت ارتباطی بالا، سرعت انتقال بالا و غیره را دارد. این فناوری می‌تواند وظایف خاصی را که ارتباطات کلاسیک قادر به انجام آنها نیست، انجام دهد. ارتباطات کوانتومی می‌تواند از سیستم کلید خصوصی که قابل رمزگشایی نیست برای تحقق مفهوم واقعی ارتباط امن استفاده کند، بنابراین ارتباطات کوانتومی به خط مقدم علم و فناوری در جهان تبدیل شده است. ارتباطات کوانتومی از حالت کوانتومی به عنوان یک عنصر اطلاعاتی برای تحقق انتقال مؤثر اطلاعات استفاده می‌کند. این فناوری پس از ارتباطات تلفنی و نوری، انقلابی دیگر در تاریخ ارتباطات است.

اجزای اصلی ارتباطات کوانتومی:

توزیع کلید مخفی کوانتومی：

توزیع کلید مخفی کوانتومی برای انتقال محتوای محرمانه استفاده نمی‌شود. با این حال، برای ایجاد و برقراری ارتباط با کتاب رمز، یعنی اختصاص کلید خصوصی به هر دو طرف ارتباط شخصی، که معمولاً به عنوان ارتباط رمزنگاری کوانتومی شناخته می‌شود، استفاده می‌شود.
در سال ۱۹۸۴، بنت از ایالات متحده و براسارت از کانادا پروتکل BB84 را پیشنهاد دادند که از بیت‌های کوانتومی به عنوان حامل‌های اطلاعات برای رمزگذاری حالت‌های کوانتومی با استفاده از ویژگی‌های قطبش نور برای تحقق تولید و توزیع ایمن کلیدهای مخفی استفاده می‌کند. در سال ۱۹۹۲، بنت پروتکل B92 را بر اساس دو حالت کوانتومی غیر متعامد با جریان ساده و راندمان نیم پیشنهاد کرد. هر دوی این طرح‌ها بر اساس یک یا چند مجموعه از حالت‌های کوانتومی منفرد متعامد و غیر متعامد هستند. در نهایت، در سال ۱۹۹۱، اکرت از بریتانیا E91 را بر اساس حالت درهم‌تنیدگی حداکثری دو ذره، یعنی جفت EPR، پیشنهاد کرد.
در سال ۱۹۹۸، طرح ارتباط کوانتومی شش حالته دیگری برای انتخاب قطبش روی سه پایه مزدوج متشکل از چهار حالت قطبش و چرخش چپ و راست در پروتکل BB84 پیشنهاد شد. پروتکل BB84 به عنوان یک روش توزیع بحرانی ایمن ثابت شده است که تاکنون توسط هیچ کس شکسته نشده است. اصل عدم قطعیت کوانتومی و عدم کلونینگ کوانتومی، امنیت مطلق آن را تضمین می‌کند. بنابراین، پروتکل EPR دارای ارزش نظری اساسی است. این پروتکل حالت کوانتومی درهم‌تنیده را با ارتباط کوانتومی ایمن مرتبط می‌کند و راه جدیدی را برای ارتباط کوانتومی ایمن باز می‌کند.

دورنوردی کوانتومی

نظریه تله‌پورت کوانتومی که توسط بنت و دیگر دانشمندان در شش کشور در سال ۱۹۹۳ ارائه شد، یک حالت انتقال کوانتومی خالص است که از کانال حالت درهم‌تنیدگی حداکثری دو ذره برای انتقال حالت کوانتومی ناشناخته استفاده می‌کند و میزان موفقیت تله‌پورت به ۱۰۰٪ خواهد رسید [2].
در سال ۱۹۹۹، گروه الف. زیلینگر از اتریش اولین تأیید تجربی اصل دورنوردی کوانتومی را در آزمایشگاه به پایان رساندند. در بسیاری از فیلم‌ها، چنین طرحی اغلب ظاهر می‌شود: یک شخصیت مرموز ناگهان در یک مکان ناپدید می‌شود و ناگهان در جای خود قرار می‌گیرد. با این حال، از آنجا که دورنوردی کوانتومی اصل عدم شبیه‌سازی کوانتومی و عدم قطعیت هایزنبرگ در مکانیک کوانتومی را نقض می‌کند، فقط نوعی داستان علمی تخیلی در ارتباطات کلاسیک است.
با این حال، مفهوم استثنایی درهم‌تنیدگی کوانتومی در ارتباطات کوانتومی معرفی می‌شود که اطلاعات حالت کوانتومی ناشناخته‌ی اصلی را به دو بخش تقسیم می‌کند: اطلاعات کوانتومی و اطلاعات کلاسیکی، که باعث می‌شود این معجزه‌ی باورنکردنی رخ دهد. اطلاعات کوانتومی، اطلاعاتی است که در فرآیند اندازه‌گیری استخراج نشده است و اطلاعات کلاسیک، اندازه‌گیری اصلی است.

پیشرفت در ارتباطات کوانتومی：

از سال ۱۹۹۴، ارتباطات کوانتومی به تدریج وارد مرحله آزمایشی شده و با گام‌های بلند به سمت هدف عملی، که ارزش توسعه‌ای عالی و مزایای اقتصادی دارد، پیش می‌رود. در سال ۱۹۹۷، پان جیانوی، دانشمند جوان چینی، و بو مایستر، دانشمند هلندی، انتقال از راه دور حالت‌های کوانتومی ناشناخته را آزمایش و محقق کردند.
در آوریل ۲۰۰۴، سورنسن و همکارانش برای اولین بار با استفاده از توزیع درهم‌تنیدگی کوانتومی، انتقال داده ۱.۴۵ کیلومتری بین بانک‌ها را محقق کردند و ارتباطات کوانتومی را از مرحله آزمایشگاهی به مرحله کاربردی رساندند. در حال حاضر، فناوری ارتباطات کوانتومی توجه قابل توجهی از سوی دولت‌ها، صنعت و دانشگاه‌ها را به خود جلب کرده است. برخی از شرکت‌های مشهور بین‌المللی نیز به طور فعال در حال توسعه تجاری‌سازی اطلاعات کوانتومی هستند، مانند شرکت تلفن و تلگراف بریتانیا، بل، آی‌بی‌ام، آزمایشگاه‌های at & T در ایالات متحده، شرکت توشیبا در ژاپن، شرکت زیمنس در آلمان و غیره. علاوه بر این، در سال ۲۰۰۸، «پروژه توسعه شبکه ارتباطی امن جهانی مبتنی بر رمزنگاری کوانتومی» اتحادیه اروپا، یک شبکه نمایشی و تأیید ارتباط امن ۷ گره‌ای راه‌اندازی کرد.
در سال ۲۰۱۰، مجله تایم ایالات متحده، موفقیت آزمایش تله‌پورت کوانتومی ۱۶ کیلومتری چین را در ستون «اخبار انفجاری» با عنوان «جهش علم کوانتومی چین» گزارش داد که نشان می‌داد چین می‌تواند یک شبکه ارتباطی کوانتومی بین زمین و ماهواره ایجاد کند [3]. در سال ۲۰۱۰، موسسه ملی تحقیقات اطلاعات و ارتباطات ژاپن و شرکت‌های میتسوبیشی الکتریک و NEC، ID quantified سوئیس، توشیبا اروپا لیمیتد و وین اتریش، شبکه ارتباطی کوانتومی کلان‌شهری شش گره‌ای «شبکه QKD توکیو» را در توکیو تأسیس کردند. این شبکه بر آخرین نتایج تحقیقاتی مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌هایی با بالاترین سطح توسعه در فناوری ارتباطات کوانتومی در ژاپن و اروپا تمرکز دارد.

شرکت پکن روفیا اپتوالکترونیک، واقع در "سیلیکون ولی" چین - پکن ژونگ‌گوانکون، یک شرکت فناوری پیشرفته است که به ارائه خدمات به مؤسسات تحقیقاتی داخلی و خارجی، مؤسسات تحقیقاتی، دانشگاه‌ها و پرسنل تحقیقات علمی شرکت‌ها اختصاص دارد. شرکت ما عمدتاً در تحقیق و توسعه، طراحی، تولید و فروش مستقل محصولات اپتوالکترونیک فعالیت دارد و راه‌حل‌های نوآورانه و خدمات حرفه‌ای و شخصی‌سازی‌شده را برای محققان علمی و مهندسان صنایع ارائه می‌دهد. پس از سال‌ها نوآوری مستقل، مجموعه‌ای غنی و بی‌نقص از محصولات فوتوالکتریک را تشکیل داده است که به طور گسترده در صنایع شهری، نظامی، حمل و نقل، برق، امور مالی، آموزش، پزشکی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم!