量子通信は量子情報技術の中心部分です。絶対的な秘密性、大きな通信容量、速い伝送速度などの利点があります。従来のコミュニケーションでは達成できない特定のタスクを完了できます。量子通信は解読できない秘密鍵方式を利用することで、本当の意味での安全な通信を実現することができ、世界の科学技術の最先端となっています。量子通信は、量子の状態を情報要素として利用し、効率的な情報伝達を実現します。これは、電話や光通信に次ぐ、通信の歴史におけるもう一つの革命です。
量子通信の主な構成要素：
量子秘密鍵配布：
量子秘密鍵の配布は、機密コンテンツの送信には使用されません。それでも、暗号書を確立して通信すること、つまり個人通信の双方に秘密鍵を割り当てること、一般に量子暗号通信として知られています。
1984年、米国のベネットとカナダのブラザートは、情報担体として量子ビットを使用し、光の偏光特性を利用して量子状態を符号化し、秘密鍵の生成と安全な配布を実現するBB84プロトコルを提案した。 1992 年、Bennett は、単純なフローと半分の効率を備えた 2 つの非直交量子状態に基づく B92 プロトコルを提案しました。これらのスキームは両方とも、1 つ以上の直交および非直交単一量子状態のセットに基づいています。最後に、1991 年に英国の Ekert が、2 粒子の最大もつれ状態、つまり EPR ペアに基づいて E91 を提案しました。
1998 年には、BB84 プロトコルにおける 4 つの偏波状態と左回転および適切な回転で構成される 3 つの共役基底で偏波を選択するための別の 6 状態量子通信方式が提案されました。 BB84 プロトコルは安全で重要な配布方法であることが証明されており、これまでのところ誰も破られていません。量子不確実性の原理と量子の非クローン化により、その絶対的な安全性が保証されます。したがって、EPR プロトコルには重要な理論的価値があります。量子もつれ状態を安全な量子通信と結び付け、安全な量子通信の新しい道を切り開きます。
量子テレポーテーション：
1993年にベネットら6カ国の科学者によって提案された量子テレポーテーション理論は、2粒子の最大もつれ状態のチャネルを利用して未知の量子状態を送信する純粋な量子送信モードであり、テレポーテーションの成功率は100％に達する[ 2]。
199 年に、a.オーストリアのツァリンガーグループは、実験室での量子テレポーテーション原理の最初の実験的検証を完了した。多くの映画では、ある場所で突然消えた謎の人物が突然その場所に現れる、というようなプロットがよく登場します。しかし、量子テレポーテーションは、量子力学における量子の非クローン化とハイゼンベルクの不確実性の原則に違反するため、古典的なコミュニケーションにおける一種の SF にすぎません。
しかし、量子通信には量子もつれという例外的な概念が導入され、元の未知の量子状態情報が量子情報と古典情報に分割されることで、この信じられない奇跡が起こります。量子情報は測定プロセスで抽出されなかった情報であり、古典情報は元の測定です。
量子通信の進歩：
1994 年以来、量子通信は徐々に実験段階に入り、優れた開発価値と経済的利益をもたらす実用的な目標に向かって邁進しています。 1997年、中国の若手科学者パン・ジャンウェイとオランダの科学者ボウ・マイスターが実験を行い、未知の量子状態の遠隔伝送を実現した。
2004 年 4 月、Sorensen らは、量子もつれ分布を利用してバンク間1.45kmのデータ伝送を初めて実現し、実験室から応用段階までの量子通信を実現した。現在、量子通信技術は政府、産業界、学術界から大きな注目を集めています。英国の電話電信会社、ベル、IBM、米国のat&T研究所、日本の東芝社、ドイツのシーメンス社など、いくつかの有名な国際企業も量子情報の商業化を積極的に開発しています。 2008 年、欧州連合の「量子暗号に基づく世界安全通信ネットワーク開発プロジェクト」により、7 ノードの安全通信の実証および検証ネットワークが構築されました。
2010年、米国のタイム誌は「中国の量子科学の飛躍」と題して、中国の16キロメートルの量子テレポーテーション実験の成功を「爆発ニュース」欄で報じ、中国が量子通信ネットワークを中国との間に確立できることを示唆した。地上と衛星[3]。 2010年、日本の国家情報通信総合研究所、三菱電機、NEC、スイスのID quantified、東芝ヨーロッパ社、オーストリアのウィーン全市は、東京に6ノードの都市型量子通信ネットワーク「東京QKDネットワーク」を構築した。このネットワークは、日本と欧州の量子通信技術の開発において最高レベルの研究機関や企業の最新の研究成果に焦点を当てています。
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投稿時刻: 2023 年 5 月 5 日