La comunicazione quantistica è la parte centrale della tecnologia dell’informazione quantistica. Presenta i vantaggi di assoluta segretezza, ampia capacità di comunicazione, elevata velocità di trasmissione e così via. Può completare i compiti particolari che la comunicazione classica non può realizzare. La comunicazione quantistica può utilizzare il sistema a chiave privata, che non può essere decifrato per realizzare il vero senso di comunicazione sicura, quindi la comunicazione quantistica è diventata l'avanguardia della scienza e della tecnologia nel mondo. La comunicazione quantistica utilizza lo stato quantistico come elemento informativo per realizzare l'effettiva trasmissione delle informazioni. È un'altra rivoluzione nella storia della comunicazione dopo la comunicazione telefonica e quella ottica.
I componenti principali della comunicazione quantistica:
Distribuzione della chiave segreta quantistica:
La distribuzione della chiave segreta quantistica non viene utilizzata per trasmettere contenuti riservati. Tuttavia, si tratta di stabilire e comunicare il codice cifrato, ovvero di assegnare la chiave privata a entrambi i lati della comunicazione personale, comunemente nota come comunicazione di crittografia quantistica.
Nel 1984, Bennett degli Stati Uniti e Brassart del Canada proposero il protocollo BB84, che utilizza bit quantistici come vettori di informazioni per codificare gli stati quantistici utilizzando le caratteristiche di polarizzazione della luce per realizzare la generazione e la distribuzione sicura delle chiavi segrete. Nel 1992, Bennett propose un protocollo B92 basato su due stati quantistici non ortogonali con flusso semplice e efficienza dimezzata. Entrambi questi schemi sono basati su uno o più insiemi di singoli stati quantici ortogonali e non ortogonali. Infine, nel 1991, Ekert del Regno Unito propose E91 basato sullo stato di massimo entanglement di due particelle, vale a dire la coppia EPR.
Nel 1998, nel protocollo BB84 è stato proposto un altro schema di comunicazione quantistica a sei stati per la selezione della polarizzazione su tre basi coniugate composte da quattro stati di polarizzazione e rotazione corretta e sinistra. È stato dimostrato che il protocollo BB84 è un metodo di distribuzione critica sicuro, che finora non è stato violato da nessuno. Il principio di incertezza quantistica e di non clonazione quantistica ne garantiscono l’assoluta sicurezza. Pertanto il protocollo EPR ha un valore teorico essenziale. Collega lo stato quantistico entangled con la comunicazione quantistica sicura e apre un nuovo modo per la comunicazione quantistica sicura.
teletrasporto quantistico:
La teoria del teletrasporto quantistico proposta da Bennett e altri scienziati in sei paesi nel 1993 è una modalità di trasmissione quantistica pura che utilizza il canale dello stato entangled massimo di due particelle per trasmettere uno stato quantico sconosciuto e il tasso di successo del teletrasporto raggiungerà il 100% [ 2].
Nel 199, a. Il gruppo austriaco Zeilinger ha completato la prima verifica sperimentale del principio del teletrasporto quantistico in laboratorio. In molti film appare spesso una trama del genere: una figura misteriosa che scompare improvvisamente in un posto sembra improvvisamente al suo posto. Tuttavia, poiché il teletrasporto quantistico viola il principio di non clonazione quantistica e l’incertezza di Heisenberg nella meccanica quantistica, è solo una sorta di fantascienza nella comunicazione classica.
Tuttavia, nella comunicazione quantistica viene introdotto il concetto eccezionale di entanglement quantistico, che divide l'informazione sconosciuta sullo stato quantistico dell'originale in due parti: informazione quantistica e informazione classica, che rende possibile questo incredibile miracolo. L'informazione quantistica è l'informazione non estratta nel processo di misurazione e l'informazione classica è la misurazione originale.
Progressi nella comunicazione quantistica:
Dal 1994, la comunicazione quantistica è gradualmente entrata nella fase sperimentale e si è avvicinata all'obiettivo pratico, che ha un eccellente valore di sviluppo e vantaggi economici. Nel 1997, Pan Jianwei, un giovane scienziato cinese, e Bow Meister, uno scienziato olandese, sperimentarono e realizzarono la trasmissione a distanza di stati quantistici sconosciuti.
Nell'aprile 2004, Sorensen et al. Realizzata per la prima volta una trasmissione di dati di 1,45 km tra banche utilizzando la distribuzione dell'entanglement quantistico, segnando la comunicazione quantistica dal laboratorio alla fase di applicazione. Al momento, la tecnologia della comunicazione quantistica ha attirato una notevole attenzione da parte dei governi, dell’industria e del mondo accademico. Anche alcune famose aziende internazionali stanno sviluppando attivamente la commercializzazione dell’informazione quantistica, come la British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, i laboratori at & T negli Stati Uniti, la società Toshiba in Giappone, la società Siemens in Germania, ecc. Inoltre, in Nel 2008, il “progetto di sviluppo di una rete di comunicazione sicura globale basata sulla crittografia quantistica” dell'Unione Europea ha creato una rete di dimostrazione e verifica di comunicazione sicura a 7 nodi.
Nel 2010, la rivista statunitense Time ha riportato il successo dell'esperimento cinese di teletrasporto quantistico di 16 km nella colonna di "notizie esplosive" con il titolo di "salto della scienza quantistica cinese", indicando che la Cina può stabilire una rete di comunicazione quantistica tra i pianeti terra e il satellite [3]. Nel 2010, l’Istituto nazionale di ricerca sull’intelligence e sulla comunicazione del Giappone e Mitsubishi Electric e NEC, ID quantificated della Svizzera, Toshiba Europe Limited e tutta Vienna in Austria hanno istituito la rete metropolitana di comunicazione quantistica a sei nodi “Tokyo QKD network” a Tokyo. La rete si concentra sugli ultimi risultati della ricerca di istituti di ricerca e aziende con il più alto livello di sviluppo nella tecnologia della comunicazione quantistica in Giappone e in Europa.
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Orario di pubblicazione: 05-maggio-2023