光纤量子通信突破:中非科学家提出网络安全新方案

2020-01-28 IT学院 IT学院
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钛媒体快讯 | 1月26日消息,近日,南非约翰内斯堡的金山大学(WITS)物理学院安德鲁·福布斯(Andrew Forbes)教授和他的团队,以及中国武汉的华中科技大学光电子科学与工程学院王健(Jian Wang)带领的团队共同提出,全球量子网络需要长距离分布纠缠态,可以通过一条传统的光纤链路,就能实现多维纠缠传输模式的新方法,这将有助于在传统网络中跨传统光纤进行部署。该项研究成果于1月25日登在了知名科学期刊《Science Advances》(科学进步)上。

该论文的通讯作者 Forbes 教授在接受钛媒体采访时表示,新的研究成果是一项为大众造福的光纤量子通讯技术,将现有的量子通信与偏振光子的优势,以及利用光模式进行的高维通信的优势结合在一起,对网络安全以及数据传输领域有着非常重要的作用。

“普通人总是想要更好的通信系统,更快地下载他们喜爱的电影和社交媒体。但如今,我们也开始认识到信息安全的重要性。这项研究成果,通过光纤量子数据传输新方式,使数据更加安全,不管哪个国家有什么样的技术,我们的工作是建立一个基本安全的量子网络形态,而这项研究成果是其中重要的一步。”Forbes 对钛媒体表示。

更为重要的是,Forbes 在与钛媒体采访时提及,该研究成果或将在未来通过金砖国家发展合作机制,进行更密切的深度合作。中非两国强强联合,抵抗网络安全危机,意义深远而重大。

一项打破技术瓶颈的量子通信研究

2019年,量子在人类科技进步中书写了浓墨重彩的一笔。谷歌的实验证明了“量子优越性”,揭示量子计算具有超越经典超级计算机的计算能力;量子物理学打破了规则,允许热量穿过真空,让我们真切感受到量子维度上的波动效应等等。

事实上,量子力学也在不断影响着我们生活,其构建起非常精确的原子钟,使 GPS 卫星全球定位、导航等技术成为可能。可以这样说,量子技术正逐渐走进千家万户当中,成为未来科学发展的一部分。

而在本篇论文,讲的是基于纠缠态的量子通信话题。量子通信是量子网络当中最为关键的一部分,融合了现代物理学和光通信技术研究的成果,由物理学基本原理来保证密钥分配过程的无条件安全性。量子密钥分发(QKD)根据所利用量子状态特性的不同,可以分为基于测量和基于纠缠态两种。

而本论文提到的“基于纠缠态的量子通信”,就是其中之一,即两个经过耦合的微观粒子,在一个粒子状态被测量时,同时会得到另一个粒子的状态。

简单来说,量子通信就是提供无条件安全量子网络的通信方式。

按照该论文的说法,当前的通信系统非常快,但是从根本上来说,这并不是绝对安全的。而 Forbes 和王健团队的科研人员,希望打破目前的技术瓶颈,不再利用定制化的光纤电缆,通过传统单模光纤方式,实现高维编码,即多维纠缠传输模式,让通信更安全。

两个光子纠缠在一起,本图主要体现在单模光纤上,可以实现多维纠缠传输。(来源:科学进步论文)

Forbes 表示,这篇论文的新颖之处在于,其展示了传统单模光纤中的多维纠缠传输,很好的平衡了网络兼容性和通信安全性。以两个自由度扭曲、偏振被扭曲以形成螺旋光,图案也是如此,用于量子通信领域实践当中。事实上,他们还在论文当中还展示了在250m 的单模光纤上的多维纠缠态的转移,表明可以实现无数个二维子空间。

Forbes 告诉钛媒体,接下来,他们还将做更多的测试,并且需要做100公里以上的测试环境,希望尝试开发新的量子协议等等。

关于中非两国科研人员在本研究当中的分工,Forbes 对钛媒体表示,王健的团队带来更好的光纤专业知识,而 Forbes 团队拥有量子方面的专业研究,两者属于强强联合,希望实现未来量子网络的新范例。

 

总结

以上所述是IT学院给大家介绍的光纤量子通信突破:中非科学家提出网络安全新方案 ,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问欢迎给我们留言,小编会及时回复大家的!