För första gången, fysiker har experimentellt demonstrerat ett kvantsäkert direktkommunikationsprotokoll (QSDC) kombinerat med kvantminne, vilket är viktigt för att lagra och kontrollera överföringen av information. Tills nu, QSDC -protokoll har använt fiberfördröjningslinjer som ett substitut för kvantminne, men användningen av kvantminne är nödvändig för framtida applikationer, till exempel fjärrkommunikation över säkra kvantnätverk.

Forskarna, Wei Zhang et al., från University of Science and Technology of China och Nanjing University of Posts and Telecommunications, har publicerat ett papper om deras experimentella demonstration i ett nyligen utgåva av Fysiska granskningsbrev .

QSDC är en av flera olika typer av kvantkommunikationsmetoder, och har förmågan att direkt överföra hemliga meddelanden över en kvantkanal. Till skillnad från de flesta andra kvantkommunikationsmetoder, QSDC kräver inte att de två parter som kommunicerar delar en privat nyckel i förväg. Liksom andra typer av kvantkommunikation, metodens säkerhet bygger på några av de grundläggande principerna för kvantmekanik, såsom osäkerhetsprincipen och icke-kloningssatsen.

Som fysikerna förklarar, ett kvantminne är nödvändigt för QSDC -protokoll för att effektivt styra överföringen av information i framtida kvantnätverk. Dock, experimentellt förverkligande av kvantminne med QSDC är utmanande eftersom det kräver lagring av intrasslade enstaka fotoner och etablering av intrassling mellan separerade minnen.

I deras experiment, forskarna visade de flesta av de väsentliga stegen i protokollet, inklusive förträngningsgenerering; kanalsäkerhet; och fördelningen, lagring, och kodning av intrasslade fotoner. På grund av svårigheten att avkoda intrasslade fotoner på ett optimalt sätt (vilket kräver att man skiljer mellan fyra kvanttillstånd), forskarna använde en alternativ avkodningsmetod som är lättare att implementera.

I framtiden, forskarna förväntar sig att det kommer att vara möjligt att demonstrera QSDC över avstånd på 100 km eller mer i ledigt utrymme, liknande de senaste demonstrationerna av kvantnyckeldistribution, kvanteleportation och förträngningsfördelning över dessa avstånd. Att uppnå detta mål kommer att markera ett viktigt steg för att förverkliga satellitbaserade långväga och globala QSDC i framtiden.

© 2017 Phys.org