Voor de eerste keer, natuurkundigen hebben experimenteel een kwantumveilige directe communicatie (QSDC) -protocol aangetoond in combinatie met kwantumgeheugen, die essentieel is voor het opslaan en controleren van de overdracht van informatie. Tot nu, QSDC-protocollen hebben vezelvertragingslijnen gebruikt als vervanging voor kwantumgeheugen, maar het gebruik van kwantumgeheugen is noodzakelijk voor toekomstige toepassingen, zoals communicatie over lange afstand via beveiligde kwantumnetwerken.

De onderzoekers, Wei Zhang et al., van de University of Science and Technology of China en de Nanjing University of Posts and Telecommunications, hebben een paper gepubliceerd over hun experimentele demonstratie in een recent nummer van Fysieke beoordelingsbrieven .

QSDC is een van de verschillende soorten kwantumcommunicatiemethoden, en heeft de mogelijkheid om geheime berichten rechtstreeks via een kwantumkanaal te verzenden. In tegenstelling tot de meeste andere kwantumcommunicatiemethoden, QSDC vereist niet dat de twee partijen die communiceren vooraf een privésleutel delen. Net als bij andere soorten kwantumcommunicatie, de veiligheid van de methode berust op enkele van de basisprincipes van de kwantummechanica, zoals het onzekerheidsprincipe en het niet-klonen-theorema.

Zoals de natuurkundigen uitleggen, een kwantumgeheugen is nodig voor QSDC-protocollen om de overdracht van informatie in toekomstige kwantumnetwerken effectief te beheersen. Echter, het experimenteel realiseren van kwantumgeheugen met QSDC is een uitdaging omdat het verstrengelde enkele fotonen moet opslaan en de verstrengeling tussen gescheiden geheugens tot stand moet brengen.

In hun experimenten, de onderzoekers demonstreerden de meeste essentiële stappen van het protocol, inclusief het genereren van verstrengeling; kanaal beveiliging; en de distributie, opslag, en codering van verstrengelde fotonen. Vanwege de moeilijkheid om verstrengelde fotonen op de optimale manier te decoderen (waarvoor onderscheid moet worden gemaakt tussen vier kwantumtoestanden), de onderzoekers gebruikten een alternatieve decoderingsmethode die gemakkelijker te implementeren is.

In de toekomst, de onderzoekers verwachten dat het mogelijk zal zijn om QSDC aan te tonen over afstanden van 100 km of meer in de vrije ruimte, vergelijkbaar met de recente demonstraties van kwantumsleuteldistributie, kwantumteleportatie en verstrengelingsverdeling over deze afstanden. Het bereiken van dit doel zal een belangrijke stap zijn in het realiseren van op satellieten gebaseerde QSDC op lange afstand en op wereldschaal in de toekomst.

© 2017 Fys.org