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多用户通信网络向量子互联网铺平道路

08 Sep 2020
多用户通信
量子物理实验在许多用户之间迈向量子密码,这是一个安全量子互联网的基本要求。 (礼貌:©ÖAW/ Klaus Pichler)

量子 Communication的概念,由物理法保证保证,在1984年首次亮相时,风暴举行了世界。然而,传统议定书,只允许两个人安全地沟通。将其扩展到“量子网络”的尝试通常证明了不安全或不可思议的复杂性。然而,现在,英国和奥地利的研究人员在城市周围间隔的八个用户之间展示了安全的信息交换。

通过交换极化光子,规范量子通信协议依赖于产生安全键的两方。第三方无法在不打扰它们并被检测到的情况下,第三方无法测量其状态的情况保证了链接的安全性。虽然显着的但是,这种方法基本上限于成对通信:它不提供多维量子网络的蓝图,或者一些研究人员梦想的“量子互联网”,其中多个用户连接在一起可以同时和安全地进行通信与任何其他网络成员。

扩展两个人超越两个人的一个明显的方法是第二人作为链条中的一个链接,重复程序并用第三个人安全地沟通,他们又通过了消息,直到邮件到达其终极目的地。已经开发了基于此类“可信节点”的量子网络方案。然而,这种方案的安全性不再是绝对的,因为可信节点可能不会完全安全。避免受信任节点的方案通常证明了不可行的复杂和硬件密集或遭受的其他问题,例如限制哪些用户可以在任何时间进行通信。

2018年,研究人员 量子光学和量子信息研究所 在Rupert Ursin领导的维也纳展示了一种方案,其中四个用户接收了来自单个激光泵浦晶体源的缠结的缠结光子对。 “我生成了这两个两倍,但我在一小一段时间内产生了几个这样的两对成对,”项目领导者解释说 Siddarth Koduru Joshi.

Siddarth Joshi

这种恒定的光子对从单个中央源的恒定的光子对允许四方中的每一个与其他三方中的每一个成对缠绕。 “如果我和你说话,我会看着一个人,如果我和别人说话,我看着两个,依此类推,”Joshi说,“现在在布里斯托大学说。研究人员认为,该方案为多方之间提供了一种更简单,更可扩展的架构,可用于多方之间的安全可信节点免费信息交换。

在新工作中,研究人员 布里斯托尔大学,与奥地利科学家合作,已经证实了该技术的工作,八分代用户之间的同时和安全的信息交流,距离布里斯托市周围的中央源泉长达12.6公里。 “这一次,我们实际上表现出量子通信,我们通过整个城市的部署纤维来表现出与现有基础设施的兼容性,”Joshi说。“

此外,研究人员增加了额外的多路复用,以简化每个用户所需的硬件,并使协议更加可扩展:而它们的原始协议将需要56个波长通道,以完全互连八个用户,其改进的版本只需要16.研究人员相信他们的改进版本。网络是迄今为止最大的受信任节点免费量子网络。

量子和计算机工程师 Wolfgang Tittel. 在Delft技术大学的Qutech在荷兰描述了本文作为“漂亮而重要的工作”,并且由于缺乏可信节点而尤其印象。他说,一个重要的下一步是该方案与量子中继技术的集成,可以减轻光子损失和堵塞,并允许长距离分布缠结分布。他说,这可以“超越大都市大小的网络”。

该研究发表在 科学推进.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者