A comunicação quântica é a parte central da tecnologia da informação quântica. Ela possui as vantagens de sigilo absoluto, alta capacidade de comunicação, alta velocidade de transmissão, entre outras. Ela pode realizar tarefas específicas que a comunicação clássica não consegue realizar. A comunicação quântica pode utilizar o sistema de chave privada, que não pode ser decifrado, para concretizar o verdadeiro sentido da comunicação segura, tornando-se, portanto, a vanguarda da ciência e da tecnologia no mundo. A comunicação quântica utiliza o estado quântico como elemento de informação para realizar a transmissão eficaz de informações. É mais uma revolução na história da comunicação, depois da comunicação telefônica e óptica.
Os principais componentes da comunicação quântica:
Distribuição de chaves secretas quânticas:
A distribuição de chaves secretas quânticas não é usada para transmitir conteúdo confidencial. Ela serve, no entanto, para estabelecer e comunicar um livro de cifras, ou seja, para atribuir a chave privada a ambos os lados da comunicação pessoal, comumente conhecida como comunicação de criptografia quântica.
Em 1984, Bennett, dos Estados Unidos, e Brassart, do Canadá, propuseram o protocolo BB84, que utiliza bits quânticos como portadores de informação para codificar estados quânticos, utilizando as características de polarização da luz para gerar e distribuir com segurança chaves secretas. Em 1992, Bennett propôs um protocolo B92 baseado em dois estados quânticos não ortogonais com fluxo simples e meia eficiência. Ambos os esquemas são baseados em um ou mais conjuntos de estados quânticos únicos ortogonais e não ortogonais. Finalmente, em 1991, Ekert, do Reino Unido, propôs o E91 baseado no estado de emaranhamento máximo de duas partículas, o par EPR.
Em 1998, outro esquema de comunicação quântica de seis estados foi proposto para seleção de polarização em três bases conjugadas, compostas por quatro estados de polarização e rotação à esquerda e à direita, no protocolo BB84. O protocolo BB84 provou ser um método de distribuição crítica seguro, que não foi quebrado por ninguém até o momento. O princípio da incerteza quântica e da não clonagem quântica garantem sua segurança absoluta. Portanto, o protocolo EPR possui valor teórico essencial. Ele conecta o estado quântico emaranhado com a comunicação quântica segura e abre um novo caminho para a comunicação quântica segura.
teletransporte quântico:
A teoria do teletransporte quântico proposta por Bennett e outros cientistas em seis países em 1993 é um modo de transmissão quântica pura que usa o canal de estado máximo emaranhado de duas partículas para transmitir um estado quântico desconhecido, e a taxa de sucesso do teletransporte atingirá 100% [2].
Em 1999, o grupo austríaco de A. Zeilinger concluiu a primeira verificação experimental do princípio do teletransporte quântico em laboratório. Em muitos filmes, esse enredo frequentemente aparece: uma figura misteriosa desaparece repentinamente em um lugar e de repente aparece no lugar. No entanto, como o teletransporte quântico viola o princípio da não clonagem quântica e a incerteza de Heisenberg na mecânica quântica, ele é apenas uma espécie de ficção científica na comunicação clássica.
No entanto, o conceito excepcional de emaranhamento quântico é introduzido na comunicação quântica, dividindo a informação desconhecida do estado quântico original em duas partes: informação quântica e informação clássica, o que torna possível esse incrível milagre. A informação quântica é a informação não extraída no processo de medição, e a informação clássica é a medição original.
Progresso na comunicação quântica:
Desde 1994, a comunicação quântica entrou gradualmente na fase experimental e avançou rumo à prática, com excelente valor de desenvolvimento e benefícios econômicos. Em 1997, Pan Jianwei, um jovem cientista chinês, e Bow Meister, um cientista holandês, realizaram experimentos e realizaram a transmissão remota de estados quânticos desconhecidos.
Em abril de 2004, Sorensen e outros realizaram a transmissão de dados de 1,45 km entre bancos pela primeira vez usando a distribuição de emaranhamento quântico, marcando a comunicação quântica do laboratório à fase de aplicação. Atualmente, a tecnologia de comunicação quântica atraiu significativa atenção de governos, indústria e academia. Algumas empresas internacionais renomadas também estão desenvolvendo ativamente a comercialização de informações quânticas, como a British Telephone and Telegraph Company, a Bell, a IBM, os laboratórios AT&T nos Estados Unidos, a Toshiba no Japão e a Siemens na Alemanha, entre outras. Além disso, em 2008, o "Projeto de Desenvolvimento de Rede Global de Comunicação Segura baseado em Criptografia Quântica" da União Europeia criou uma rede de demonstração e verificação de comunicação segura de 7 nós.
Em 2010, a revista Time dos Estados Unidos noticiou o sucesso do experimento chinês de teletransporte quântico de 16 km na coluna "Notícias Explosivas" com o título "Salto da Ciência Quântica da China", indicando que a China pode estabelecer uma rede de comunicação quântica entre a Terra e o satélite [3]. Em 2010, o Instituto Nacional de Pesquisa em Inteligência e Comunicação do Japão, a Mitsubishi Electric e a NEC, a ID Quantified da Suíça, a Toshiba Europe Limited e a Vienna da Áustria estabeleceram a rede metropolitana de comunicação quântica de seis nós "Rede QKD de Tóquio" em Tóquio. A rede concentra-se nos resultados de pesquisas mais recentes de instituições de pesquisa e empresas com o mais alto nível de desenvolvimento em tecnologia de comunicação quântica no Japão e na Europa.
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Horário de publicação: 05/05/2023