大容量安全量子通信新方法被破解

发布时间：2024-08-23 14:33:57 栏目：精选知识

导读 科学家们在利用光粒子(称为量子比特)传输量子信息的新方法方面取得了重大突破。这些量子比特有望打造一个既安全又强大的未来量子互联网。传...

科学家们在利用光粒子(称为量子比特)传输量子信息的新方法方面取得了重大突破。这些量子比特有望打造一个既安全又强大的未来量子互联网。



传统上，量子信息被编码在量子比特上，量子比特可以同时处于 0、1 或 1 的状态(叠加)。这种特性使它们非常适合进行复杂的计算，但限制了它们在通信中可以携带的数据量。相反，量子比特可以在更高的维度上编码信息，从而一次性传输更多数据。

新技术利用光的两种特性——空间模式和偏振——来创建四维量子比特。这些量子比特建立在一种特殊的上，可以进行精确操作。与传统方法相比，这种操作意味着更快的数据传输速率和更高的抗错误能力。

这种方法的一个关键优势是量子比特能够在长距离内保持其量子特性。这使得它们非常适合卫星量子通信等应用，在这些应用中，数据需要传输很长的距离而不会丢失其完整性。

该过程首先使用两个光子产生特殊的纠缠态。纠缠是一种现象，两个粒子连接在一起，无论物理分离如何，都有相同的命运。在这种情况下，一个光子(信号光子)在上被操纵，利用其空间模式和偏振创建一个 4D 量子比特。另一个光子(闲置光子)保持不变，充当信号光子的遥控器(图 1)。通过操纵闲置光子，科学家可以控制信号光子的状态并将信息编码到它上面(图 2)。

这种新方法有可能彻底改变量子通信领域。它为高速量子互联网铺平了道路，这种互联网可以安全地在长距离上传输大量数据。此外，它还可以推动开发牢不可破的加密协议，并有助于创建能够解决传统计算机无法解决的问题的强大量子计算机。

研究人员目前正致力于提高量子比特的准确性，并扩大技术规模以处理更高维度的数据。他们相信这种方法有可能彻底改变量子通信。