La comunicazione quantistica è il fulcro della tecnologia informatica quantistica. Presenta i vantaggi della segretezza assoluta, dell'ampia capacità di comunicazione, dell'elevata velocità di trasmissione e così via. Può completare compiti specifici che la comunicazione classica non è in grado di realizzare. La comunicazione quantistica può utilizzare un sistema a chiave privata, che non può essere decifrato, per realizzare il vero senso di comunicazione sicura, rendendola l'avanguardia della scienza e della tecnologia a livello mondiale. La comunicazione quantistica utilizza lo stato quantistico come elemento informativo per realizzare un'efficace trasmissione delle informazioni. Si tratta di un'altra rivoluzione nella storia della comunicazione, dopo la comunicazione telefonica e ottica.
I componenti principali della comunicazione quantistica:
Distribuzione di chiavi segrete quantistiche:
La distribuzione di chiavi segrete quantistiche non viene utilizzata per trasmettere contenuti riservati. Tuttavia, serve a stabilire e comunicare un libro cifrato, ovvero ad assegnare la chiave privata a entrambe le parti di una comunicazione personale, comunemente nota come comunicazione crittografica quantistica.
Nel 1984, Bennett degli Stati Uniti e Brassart del Canada proposero il protocollo BB84, che utilizza bit quantistici come vettori di informazione per codificare stati quantistici sfruttando le caratteristiche di polarizzazione della luce per realizzare la generazione e la distribuzione sicura di chiavi segrete. Nel 1992, Bennett propose un protocollo B92 basato su due stati quantistici non ortogonali con flusso semplice e metà efficienza. Entrambi questi schemi si basano su uno o più insiemi di stati quantistici singoli ortogonali e non ortogonali. Infine, nel 1991, Ekert del Regno Unito propose E91 basato sullo stato di massimo entanglement a due particelle, ovvero la coppia EPR.
Nel 1998, 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 sinistra e propria nel protocollo BB84. Il protocollo BB84 ha dimostrato di essere un metodo di distribuzione critica sicuro, che finora non è stato violato da nessuno. Il principio di indeterminazione 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 una nuova strada 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 massimo di entanglement a due particelle per trasmettere uno stato quantistico sconosciuto, e il tasso di successo del teletrasporto raggiungerà il 100% [2].
Nel 1999, il gruppo austriaco A. Zeilinger completò la prima verifica sperimentale del principio del teletrasporto quantistico in laboratorio. In molti film, una trama simile appare spesso: una figura misteriosa scompare improvvisamente in un posto e improvvisamente sembra essere al suo posto. Tuttavia, poiché il teletrasporto quantistico viola il principio di non clonazione quantistica e l'indeterminazione di Heisenberg della meccanica quantistica, si tratta semplicemente di una forma di fantascienza nella comunicazione classica.
Tuttavia, l'eccezionale concetto di entanglement quantistico viene introdotto nella comunicazione quantistica, che divide l'informazione di stato quantistico sconosciuta dell'originale in due parti: informazione quantistica e informazione classica, rendendo possibile questo incredibile miracolo. L'informazione quantistica è l'informazione non estratta nel processo di misurazione, mentre l'informazione classica è la misurazione originale.
Progressi nella comunicazione quantistica:
Dal 1994, la comunicazione quantistica è gradualmente entrata nella fase sperimentale e si sta muovendo verso l'obiettivo pratico, con 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. hanno realizzato per la prima volta una trasmissione dati di 1,45 km tra banche utilizzando la distribuzione di entanglement quantistico, segnando il passaggio della comunicazione quantistica dal laboratorio alla fase applicativa. Attualmente, la tecnologia di comunicazione quantistica ha attirato notevole attenzione da parte di governi, industria e mondo accademico. Anche alcune famose aziende internazionali stanno attivamente sviluppando la commercializzazione di informazioni quantistiche, come la British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM e i laboratori AT&T negli Stati Uniti, la Toshiba in Giappone, la Siemens in Germania, ecc. Inoltre, nel 2008, il "progetto di sviluppo di una rete di comunicazione sicura globale basata sulla crittografia quantistica" dell'Unione Europea ha istituito una rete di dimostrazione e verifica di comunicazione sicura a 7 nodi.
Nel 2010, la rivista statunitense Time ha riportato il successo dell'esperimento di teletrasporto quantistico di 16 km condotto dalla Cina nella rubrica "Notizie esplosive" con il titolo "Il balzo in avanti della scienza quantistica cinese", indicando che la Cina può stabilire una rete di comunicazione quantistica tra la Terra e il satellite [3]. Nel 2010, l'Istituto nazionale di intelligence e ricerca sulle comunicazioni del Giappone, Mitsubishi Electric e NEC, ID Quantified della Svizzera, Toshiba Europe Limited e Vienna dell'Austria hanno istituito la rete di comunicazione quantistica metropolitana a sei nodi "Tokyo QKD Network" a Tokyo. La rete si concentra sui più recenti risultati di ricerca di istituti di ricerca e aziende con il più alto livello di sviluppo nella tecnologia di comunicazione quantistica in Giappone e in Europa.
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Data di pubblicazione: 05-05-2023