Quantum Secure Direct Communication (QSDC) op basis van verstrengeling kan vertrouwelijke informatie rechtstreeks verzenden. Wetenschapper in China verkende een QSDC-netwerk op basis van tijd-energieverstrengeling en som-frequentiegeneratie. De resultaten laten zien dat wanneer twee gebruikers QSDC uitvoeren over 40 kilometer glasvezel, en de snelheid van informatieoverdracht kan op 1 Kbp/s worden gehouden. Ons resultaat legt de basis voor de realisatie van satellietgebaseerde langeafstands- en wereldwijde QSDC in de toekomst.

Quantumcommunicatie heeft een revolutionaire stap in veilige communicatie gepresenteerd vanwege de hoge beveiliging van de kwantuminformatie, en er zijn veel communicatieprotocollen voorgesteld, zoals het Quantum Secure Direct Communication (QSDC)-protocol. QSDC op basis van verstrengeling kan vertrouwelijke informatie rechtstreeks verzenden. Elke aanval van QSDC resulteert in alleen een willekeurig nummer, en kan er geen bruikbare informatie uit halen. Daarom, QSDC heeft eenvoudige communicatiestappen en vermindert mogelijke beveiligingslekken, en biedt hoge veiligheidsgaranties, die de veiligheid en de waardeproposities van kwantumcommunicatie in het algemeen garandeert. Echter, het onvermogen om tegelijkertijd de vier sets van gecodeerde orthogonale verstrengelde toestanden in op verstrengeling gebaseerde QSDC-protocollen te onderscheiden, beperkt de praktische toepassing ervan. Verder, het is belangrijk om een ​​kwantumnetwerk te bouwen om brede toepassingen van kwantumveilige directe communicatie te maken. Experimentele demonstratie van QSDC is hard nodig.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassing , een team van wetenschappers, onder leiding van professor Xianfeng Chen van State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, School voor Natuur- en Sterrenkunde, Shanghai Jiao Tong-universiteit, China en professor Yuanhua Li van de afdeling Natuurkunde, Jiangxi Normale Universiteit, China heeft een QSDC-netwerk onderzocht op basis van tijd-energieverstrengeling en som-frequentiegeneratie (SFG). Ze presenteren een volledig verbonden, op verstrengeling gebaseerd QSDC-netwerk met vijf subnetten, met 15 gebruikers. Met behulp van de frequentiecorrelaties van de vijftien fotonparen via tijdverdelingsmultiplexing en dichte golflengteverdelingsmultiplexing (DWDM), ze voeren een 40 kilometer lang QSDC-experiment uit door overdracht in twee stappen tussen elke gebruiker te impliceren. In dit proces, de netwerkprocessor verdeelt het spectrum van de enkelvoudige fotonbron in 30 kanalen van de International Telecommunication Union (ITU). Met deze zenders er zal een toevalsgebeurtenis zijn tussen elke gebruiker door een Bell-statusmeting uit te voeren op basis van de SFG. Hierdoor kunnen de vier sets van gecodeerde verstrengelde toestanden gelijktijdig worden geïdentificeerd zonder naselectie.

Het is algemeen bekend dat de veiligheid en betrouwbaarheid van de informatieoverdracht voor QSDC een essentieel onderdeel is in het kwantumnetwerk. Daarom, ze implementeerden bloktransmissie en stapsgewijze transmissiemethoden in QSDC met het schatten van de geheimhoudingscapaciteit van het kwantumkanaal. Na bevestiging van de beveiliging van het kwantumkanaal, de legitieme gebruiker voert coderings- of decoderingsbewerkingen binnen deze schema's betrouwbaar uit.

Deze wetenschappers vatten de experimentresultaten van hun netwerkschema samen:

"De resultaten laten zien dat wanneer twee gebruikers QSDC uitvoeren over 40 kilometer glasvezel, de getrouwheid van de door hen gedeelde verstrengelde staat is nog steeds groter dan 95%, en de snelheid van informatieoverdracht kan op 1 Kbp/s worden gehouden. Ons resultaat toont de haalbaarheid aan van een voorgesteld QSDC-netwerk, en legt daarmee de basis voor de realisatie van op satellieten gebaseerde langeafstands- en wereldwijde QSDC in de toekomst."

"Met deze regeling elke gebruiker maakt verbinding met anderen via gedeelde paren verstrengelde fotonen in verschillende golflengten. Bovendien, het is mogelijk om de overdrachtssnelheid van informatie te verbeteren tot meer dan 100 Kbp/s in het geval van de hoogwaardige detectoren, evenals hogesnelheidsregeling in gebruikte modulator", voegde ze eraan toe.

"Het is vermeldenswaard het huidige werk, die een punt-naar-punt QSDC-verbinding over lange afstand biedt, gecombineerd met het recent voorgestelde secure-repeater quantum netwerk van QSDC, die veilige end-to-end-communicatie biedt via het kwantuminternet, zal de bouw van een beveiligd kwantumnetwerk mogelijk maken met behulp van de huidige technologie, het grote potentieel van QSDC in toekomstige communicatie realiseren", voorspellen de wetenschappers.