Cumarsáid Quantum

próiseas forbartha

Sa bhliain 1993, chuir CHBennett coincheap na cumarsáide chandamach chun cinn; an bhliain chéanna, mhol 6 eolaí ó thíortha éagsúla scéim chun teleportáil chandamach a bhaint amach trí mhodhanna clasaiceacha agus chandamach a chomhcheangal: staid chandamach anaithnid cáithnín a aistriú go háit eile In aon áit amháin, ullmhaítear cáithnín eile go dtí an stát chandamach, agus an ceann bunaidh fanann cáithnín ina áit. Is é an bunsmaoineamh an fhaisnéis bhunaidh a roinnt ina dhá chuid: faisnéis chlasaiceach agus faisnéis chandamach, a tharchuirtear chuig an nglacadóir tríd an gcainéal clasaiceach agus an cainéal chandamach faoi seach. Faigheann an seoltóir faisnéis chlasaiceach ag déanamh tomhais de chineál éigin ar an tsubstaint bhunaidh, agus is í faisnéis chandamach an chuid eile den fhaisnéis nár bhain an seoltóir amach le linn an tomhais; is féidir leis an nglacadóir an stát chandamach bunaidh a ullmhú tar éis an dá chineál faisnéise seo a atáirgeadh go hiomlán. Sa phróiseas seo, ní tharchuirtear ach staid chandamach na substainte bunaidh, ní an tsubstaint bhunaidh féin. Ní féidir leis an seoltóir fiú aon rud a bheith ar eolas aige faoin stát chandamach seo, agus cuireann an glacadóir cáithníní eile i staid chandamach an ábhair bhunaidh. Sa scéim seo, tá ról thar a bheith tábhachtach ag neamh-cheantar na stát fite fuaite. Ní amháin go bhfuil teileachumarsáid chandamach tábhachtach i réimse na fisice do dhaoine chun dlíthe mistéireach an nádúir a thuiscint agus a nochtadh, ach is féidir leo staid chandamach a úsáid mar iompróir faisnéise chun tarchur faisnéise mórchumais a chur i gcrích trí tharchur stáit chandamach, agus é a bhaint amach i bprionsabal cumarsáid rúnda Quantum neamh-inúsáidte.

I 1997, chomhoibrigh Pan Jianwei, scoláire óg Síneach atá ag staidéar san Ostair, leis an scoláire Dúitseach Bomiister agus daoine eile chun tarchur iargúlta stáit chandamach anaithnid a bhaint amach den chéad uair. Is é seo an chéad uair ar domhan gur aistríodh stát chandamach go rathúil ó fhótón i Domhan A go fótón i Domhan B. Sa turgnamh, níl ach an" luaigh" cuirtear an fhaisnéis chandamach in iúl, agus ní tharchuirtear an fótón féin mar iompróir faisnéise.

In 2012, d’éirigh leis an eolaí Síneach Pan Jianwei agus daoine eile an chéad 100 ciliméadar de theileachumarsáid chandamach spáis saor in aisce agus dáileadh teangtha ar domhan a bhaint amach, ag leagan an dúshraith theicniúil chun an chéad" ar domhan a sheoladh; satailíte cumarsáide chandamach". An iris acadúil údarásach idirnáisiúnta" Nature" dhírigh an iris ar an éacht seo an 9 Lúnasa. satailítí cumarsáide chandamach. Quot GG; Dúirt an ball foirne taighde Peng Chengzhi go bhfuil Quantum Taispeánann an dul chun cinn i gcroí-theicneolaíocht na satailítí cumarsáide go bhfuil sé indéanta go teicniúil líonra cumarsáide chandamach domhanda a thógáil amach anseo. Ar 9 Lúnasa, chuir an iris acadúil údarásach idirnáisiúnta" Nature" dhírigh sé ar an éacht seo, ag léiriú a aitheantais ghinearálta sa phobal acadúil idirnáisiúnta. Quot GG; Dúlra" Dúirt an iris go bhfuil sé" ag gealladh go mbeidh sé ina chloch mhíle de chumarsáid chandamach fad-achair"," i dtreo líonra quantum domhanda", suíomh Gréasáin Chumann Fisiciúil na hEorpa," na Stát Aontaithe; Science News" iris agus tuairiscí speisialta eile.

Ábhar bunúsach

Tagraíonn an chumarsáid chandamach mar a thugtar air do chineál nua modh cumarsáide a úsáideann an éifeacht teorannaithe chandamach chun faisnéis a tharchur. Is forbairt nua idirdhisciplíneach é a forbraíodh le fiche bliain anuas agus réimse nua taighde a chomhcheanglaíonn teoiric chandamach agus teoiric faisnéise.

Tá cumarsáid chandamach optúil bunaithe go príomha ar theoiric stáit chandamach atá fite fuaite, ag baint úsáide as teile-iompar chandamach (tarchur) chun aistriú faisnéise a bhaint amach. De réir fíorú turgnamhach, is cuma cé chomh fada óna chéile atá dhá cháithnín le stáit atá fite fuaite, chomh fada agus a athraíonn ceann amháin, athróidh an ceann eile ar an toirt. Seo a leanas an próiseas chun an ghné seo a úsáid chun cumarsáid chandamach optúil a bhaint amach: tógtar péire cáithníní le stáit atá fite fuaite roimh ré. Cuirtear an dá cháithnín ar dhá thaobh na cumarsáide, agus déantar na cáithníní nach bhfuil staid chandamach anaithnid iontu agus cáithníní an seoltóra' s a thomhas i gcomhpháirt (oibríocht), agus titeann na cáithníní glacadóra' s ar an toirt (athrú ), agus tá an titim (athrú) i stát áirithe. Tá an stát seo siméadrach le staid na gcáithníní seoltóra' s tar éis titim (athrú), agus ansin tarchuirtear an fhaisnéis chomh-thomhais chuig an nglacadóir tríd an gcainéal clasaiceach, agus déanann an glacadóir claochlú aonadach ar na cáithníní a thit amach de réir an fhaisnéis a fuarthas (atá coibhéiseach le Sa chlaochlú inbhéartach), is féidir leat an stát chandamach anaithnid céanna a fháil leis an seoltóir.

I gcomparáid le cumarsáid chandamach optúil, ní féidir cumarsáid clasaiceach a chur i gcomparáid lena slándáil agus a éifeachtúlacht. Ní dhéanfaidh cumarsáid Slándála-Quantum" sceitheadh ​​GG quot;. Tá an eochair do chriptiú chandamach randamach. Fiú má dhéanann duine goidte é a thascradh, ní féidir an eochair cheart a fháil, mar sin ní féidir an fhaisnéis a scáinte. Dhá cháithnín le stáit atá fite fuaite i lámh' s amháin, athraíonn staid chandamach ceann de na cáithníní, athróidh staid chandamach an taobh eile láithreach, agus de réir teoiric chandamach, athróidh aon bhreathnóireacht agus cur isteach macrascópach an staid chandamach, rud a fhágann gur thit sí, agus mar sin scriosadh an fhaisnéis a fuair na stealers mar gheall ar an gcur isteach, ní an fhaisnéis bhunaidh. Éifeachtach, beidh an stát chandamach anaithnid a tharchuirtear i stát fite fuaite sula dtomhaistear é, is é sin, is ionann é agus stáit iolracha ag an am céanna, mar shampla, is féidir le stát chandamach dhá uimhir 0 agus 1 a léiriú ag an am céanna, 7 is féidir le stáit chandamach den sórt sin 128 Stádas nó 128 dhigit a léiriú ag an am céanna: 0 ~ 127. Tá tarchur den sórt sin de chumarsáid chandamach optúil comhionann le 128 uair den mhodh cumarsáide clasaiceach. Is féidir a shamhlú má tá an bandaleithead tarchuir 64 giotán nó níos airde, ansin beidh an difríocht san éifeachtúlacht ina chumhacht iontach 2 go N, agus níos airde.

Seo míniú eile ar cheangal chandamach. Is féidir baint chandamach a thuiscint le" Schrodinger' s cat": nuair a chuireann tú cat i mbosca ina bhfuil nimh, agus ansin an bosca a chlúdach, tar éis tamaill, fiafraigh an bhfuil an cat marbh nó beo? Quantum Is é freagra na fisice: tá sé marbh agus beo. Déarfaidh daoine áirithe nach bhfuil a fhios agat an osclaíonn tú an bosca agus má fhéachann tú air. Sea, beidh a fhios agat an bhfuil an cat marbh nó beo nuair a osclaíonn tú an bosca, ach de réir léirmhíniú na fisice chandamach: tá an stát marbh nó beo seo mar thoradh ar bhreathnóireacht an duine, is é sin, déanann suaitheadh ​​macra daonna cat cait marbh nó beo. , ní an fíor-staid nuair a bhíonn an bosca clúdaithe. Ar an gcaoi chéanna, bhí cáithníní micreascópacha sa luachan GG; quot" agus" quot" stáit sula ndéantar" quot" Is féidir a rá gur" 0" agus" 1".

Tá tréithe ardéifeachtúlachta agus slándála iomláine ag cumarsáid chandamach, agus is í an áit is taighde i bhfisic chandamach idirnáisiúnta agus eolaíocht faisnéise ag an nóiméad seo. Chun bunús na cumarsáide chandamach a rianú, ní mór dúinn tosú le fianaise Einstein' s" ghost", entanglement quantum.

Toisc go raibh daoine amhrasach faoin idirghníomhaíocht idir cáithníní fite fuaite, tá fisiceoirí ag iarraidh a fhíorú an bhfuil an mhaoin draíochta seo fíor ar feadh na mblianta.

I 1982, d’éirigh leis an bhfisiceoir Francach Alain Aspect agus a fhoireann turgnamh a dhéanamh a dhearbhaigh go raibh feiniméan" entanglement quantum" de cháithníní micreascópacha. An chonclúid seo Tá tionchar mór aige ar léargas domhanda príomhshrutha eolaíocht an Iarthair. Ó tharla Descartes, Galileo, agus Newton, creideann smaointeoireacht phríomhshrutha phobal eolaíochta an Iarthair go bhfuil comhpháirteanna na cruinne neamhspleách ar a chéile, agus tá an idirghníomhaíocht eatarthu teoranta de réir spáis agus ama (is é sin, logánta). Deimhníonn baint chandamach go bhfuil gníomh taibhseach taibhseach Einstein' s i gcéin. Cruthaíonn sé go bhféadfadh siad dul i bhfeidhm ar a chéile idir dhá shubstaint ar bith, is cuma cé chomh fada i gcéin, agus nach ndéanann spás-spás ceithrethoiseach difear dóibh. Tá an srianadh neamhghlan, agus tá naisc inmheánacha domhain ag na cruinne ar domhan.

Ar bhonn na teoirice maidir le teascadh chandamach, i 1993, mhol an t-eolaí Meiriceánach CH Bennett coincheap na cumarsáide chandamach (Teileachumarsáid Quantum). Is modh cumarsáide é cumarsáid chandamach a iompraíonn faisnéis de réir stáit chandamach. Baineann sé úsáid as prionsabal an cheangail chandamach de cháithníní tosaigh mar fhótóin chun próiseas cumarsáide slán a chur i bhfeidhm. Mar gheall ar choincheap na cumarsáide chandamach a thabhairt isteach, thosaigh Einstein' s""

Sa bhliain 1993, tar éis do Bennett coincheap na cumarsáide chandamach a mholadh, mhol seisear eolaithe ó thíortha éagsúla, bunaithe ar theoiric an cheangail chandamach, go n-úsáidfí modhanna clasaiceacha agus chandamach chun teleportáil chandamach a bhaint amach, is é sin, chandamach anaithnid cáithnín An stát aistrítear é go háit eile, agus ullmhaítear cáithnín eile go dtí an stát chandamach, agus fanann an cáithnín bunaidh ina áit. Is í seo an bhunscéim bhunaidh cumarsáide chandamach. Ní amháin go bhfuil teileachumarsáid chandamach tábhachtach i réimse na fisice do dhaoine chun dlíthe mistéireach an nádúir a thuiscint agus a nochtadh, ach is féidir leo stáit chandamach a úsáid mar iompróirí faisnéise chun tarchur faisnéise mórchumais a chur i gcrích trí tharchur stáit chandamach chun chandamach a bhaint amach. dosháraithe i bprionsabal. Cumarsáid rúnda.

I 1997, chomhoibrigh an scoláire óg Síneach Pan Jianwei a rinne staidéar san Ostair leis an scoláire Dúitseach Bomiister agus daoine eile chun tarchur iargúlta stáit chandamach anaithnid a bhaint amach den chéad uair. Is é seo an chéad uair ar domhan gur aistríodh stát chandamach go rathúil ó fhótón i Domhan A go fótón i Domhan B. Sa turgnamh, níl ach an" luaigh" cuirtear an fhaisnéis chandamach in iúl, agus ní tharchuirtear an fótón féin mar iompróir na faisnéise.

Tar éis níos mó ná 20 bliain d’fhorbairt, tá disciplín na cumarsáide chandamach tar éis bogadh de réir a chéile ó theoiric go turgnamh agus forbairt phraiticiúil. I measc na bpríomhréimsí atá i gceist tá: cumarsáid cripteagrafaíochta chandamach, cian-theileachumarsáid chandamach, agus códú dlúth chandamach.

Tá córais chumarsáide chandamach roinnte ina dhá chatagóir de réir cibé an bhfuil an fhaisnéis a tharchuireann siad clasaiceach nó chandamach. Úsáidtear an chéad cheann den chuid is mó chun eochracha chandamach a tharchur, agus is féidir an dara ceann a úsáid chun teileachumarsáid chandamach agus ceangal chandamach a dháileadh. Tagraíonn an tarchur dofheicthe mar a thugtar air do chineál" iomlán" tarchur faisnéise atá scartha ón bhfíor-rud. Ó thaobh na fisice de, is féidir próiseas an tarchuir dofheicthe a shamhlú mar seo a leanas: bain an fhaisnéis uile ón mbunábhar ar dtús, agus ansin an fhaisnéis a tharchur chuig an áit ghlactha, agus roghnaíonn an glacadóir an t-aonad bunúsach céanna arb é an ceann bunaidh é bunaithe ar an fhaisnéis, agus déanann sé macasamhail foirfe den bhunleagan. Mar sin féin, ní cheadaíonn prionsabal neamhchinnteachta meicnic chandamach eastóscadh cruinn a dhéanamh ar gach faisnéis den bhunaidh, agus ní féidir an macasamhail seo a bheith foirfe. Mar sin ar feadh i bhfad, ní raibh sa teleportation ach fantaisíocht.

Sa bhliain 1993, mhol seisear eolaithe ó thíortha éagsúla scéim a úsáideann modhanna clasaiceacha agus chandamach chun teleportáil chandamach a bhaint amach: staid chandamach neamh-aitheanta cáithnín a aistriú go háit eile agus cáithnín eile a ullmhú go dtí an stát chandamach, fanann na cáithníní bunaidh i bhfeidhm. . Is é an bunsmaoineamh an fhaisnéis bhunaidh a roinnt ina dhá chuid: faisnéis chlasaiceach agus faisnéis chandamach, a tharchuirtear chuig an nglacadóir tríd an gcainéal clasaiceach agus an cainéal chandamach faoi seach. Faigheann an seoltóir faisnéis chlasaiceach ag tomhas áirithe ar an tsubstaint bhunaidh, agus is í faisnéis chandamach an chuid eile den fhaisnéis nár bhain an seoltóir amach sa tomhas; tar éis don ghlacadóir an dá chineál faisnéise seo a fháil, is féidir an stát chandamach bunaidh a ullmhú go hiomlán macasamhail. Sa phróiseas seo, ní tharchuirtear ach staid chandamach na substainte bunaidh, ní an tsubstaint bhunaidh féin. Ní féidir leis an seoltóir fiú aon rud a bheith ar eolas aige faoin stát chandamach seo, agus cuireann an glacadóir cáithníní eile sa stát chandamach bunaidh.

Sa scéim seo, tá ról ríthábhachtach ag neamh-cheantar na stát fite fuaite. Is teoiric neamh-áitiúil í meicnic chandamach, a dearbhaíodh le torthaí turgnamhacha a sháraíonn neamhionannas Bell' s. Dá bhrí sin, tá go leor éifeachtaí frith-iomasach ag meicnic chandamach. I meicnic chandamach, is féidir dhá stát cáithníní a ullmhú sa chaoi is nach féidir an gaol eatarthu a mhíniú go clasaiceach. Tugtar stát fite fuaite ar stát den sórt sin. Tagraíonn baint chandamach don idirghníomhaíocht idir dhá chóras chandamach nó níos mó Comhlachas neamh-chlasaiceach neamh-áitiúil. Ní amháin go bhfuil teleportation chandamach thar a bheith tábhachtach do dhaoine dlíthe mistéireach an dúlra i réimse na fisice a thuiscint agus a nochtadh, ach is féidir leo staid chandamach a úsáid mar iompróir faisnéise freisin chun tarchur faisnéise mórchumais a tharchur trí stát chandamach a tharchur, atá dosháraithe i bprionsabal. Cumarsáid rúnda chandamach.

I 1997, chomhoibrigh Pan Jianwei, scoláire óg Síneach atá ag staidéar san Ostair, agus an scoláire Dúitseach Bomiister, srl., Den chéad uair chun tarchur fad-stáit chandamach anaithnid a bhaint amach. Is é seo an chéad uair ar domhan gur aistríodh stát chandamach go rathúil ó fhótón i Domhan A go fótón i Domhan B. Ní raibh sa rud a tarchuireadh sa turgnamh ach an cuóta&a chur in iúl; luaigh" d'fhaisnéis chandamach, agus níor tarchuireadh an fótón féin mar iompróir faisnéise. Go gairid, tá dul chun cinn nua déanta ag Pan Jianwei agus a chomhoibritheoirí sa staidéar ar an gcaoi le stáit chaighdeánaithe chandamach ar ardchaighdeán a íonú. Maidir le teleportáil stáit chandamach thar achair fhada, is minic gur gá ligean do dhá áit i bhfad i gcéin an stát is mó atá fite fuaite a roinnt roimh ré. Mar gheall ar fhuaimeanna éagsúla dosheachanta comhshaoil, áfach, tiocfaidh cáilíocht na stát chandamach i mbaol níos measa agus níos measa de réir mar a mhéadóidh an fad tarchuir. Dá bhrí sin, is ceist thábhachtach i dtaighde cumarsáide chandamach í an chaoi chun stáit chandamach ardcháilíochta atá íonaithe a íonú.

Tá go leor grúpaí taighde idirnáisiúnta ag obair ar an ábhar seo, agus tá sraith réiteach teoiriciúil beartaithe acu chun stáit chandamach atá fite fuaite a íonú, ach ní féidir aon cheann acu a bhaint amach leis an teicneolaíocht atá ann cheana. Níos déanaí, d'aimsigh Pan Jianwei agus daoine eile an réiteach teoiriciúil ar íonú stáit chandamach atá fite fuaite go turgnamhach tríd an teicneolaíocht atá ann a úsáid, agus i bprionsabal réitigh siad an fhadhb bhunúsach a bhaineann le cumarsáid chandamach fad-achair inniu. Rinne an pobal eolaíochta idirnáisiúnta an-mheas ar an ngnóthachtáil taighde seo agus tugtar" air; léim i dtaighde cumarsáide chandamach fad-achair".