Yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtım araştırmasında yeni ilerleme
Çin Bilimler Akademisi'nde akademisyen ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde profesör olan Guo Guangcan'ın ekibi, yüksek boyutlu kuantum kriptografi alanında yeni bir ilerleme kaydetti: Ekibin Han Zhengfu araştırma grubu, bir doğruluğu tasarlamak ve deneysel olarak doğrulamak için farklı kuantum durumları serbestliği dereceleri arasında haritalama yöntemini kullandı Ve mükemmel kararlılığa sahip yüksek boyutlu bir kuantum anahtar dağıtım şeması. Araştırma sonuçları yakın zamanda Physical Review Applied'de yayınlandı.
Yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtımı, tek bir kuantum durumuna 1 bitten fazla klasik bilgi yükleyebilen yüksek boyutlu kuantum durum kodlamasını kullanır ve böylece güvenlik anahtarı oluşturma oranını etkili bir şekilde iyileştirir; aynı zamanda, yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtımı daha yüksek seviyeye tahammül edebilir Sistem hata oranı, bu nedenle daha güçlü gürültü önleme özelliğine sahiptir. BB84 protokolü gibi yaygın olarak kullanılan iki boyutlu kuantum durum kodlama ve kod çözme teknolojileriyle karşılaştırıldığında, foton yörünge açısal momentum gibi yüksek boyutlu kuantum durumlarının yüksek doğruluk ve yüksek oranlı kodlama ve kod çözme işlemlerini gerçekleştirmek önemli ölçüde daha zordur. Bu nedenle, mevcut yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtım teknolojisi hala ilke doğrulama aşamasındadır. Bu teknolojinin pratik gelişimini kısıtlayan temel sorun, yüksek boyutlu kuantum durumlarının hazırlanması, iletimi ve ölçülmesidir.
Kuantum şifre paketi Chen Wei ve Yin Zhenqiang, fotonun kutuplaşma-yörüngesel açısal momentumunun ayrılmaz durumuna dayanarak, polarizasyon ve yörüngesel açısal momentum çift serbestlik derecesi arasında bir durum haritalama yöntemi ve uygulama şeması önerdiler ve ardından yüksek boyutlu kuantumu gerçekleştirdiler. Durumun yüksek hassasiyetle hazırlanması ve ölçülmesi. Çözüm, fotonun polarizasyon durumunu kontrol ederken, fotonun yörüngesel açısal momentum kuantum durumu, haritalama cihazı aracılığıyla aynı anda yüksek hassasiyetle kontrol edilebilir, böylece yüksek doğrulukta bilgi yükleme ve çıkarma gerçekleştirilebilir. Önceki teknik ile karşılaştırıldığında, bu şemanın en büyük avantajı, kodlama ve kod çözme işleminin foton durumunun girişim manipülasyonunu gerektirmemesi ve dolayısıyla çok düşük bir arka plan hata oranına ve mükemmel stabiliteye sahip olmasıdır.
Bu yönteme dayalı olarak kuantum şifresi tarafından uygulanan yüksek boyutlu QKD sisteminin ortalama bit hata oranı yalnızca% 0,6 ±% 0,06'dır ve zayıf uyumlu ışık kaynağı, 1,849 bit / darbe (teorik sınır 2 bit / darbe) gibi yüksek bir tarama sonrası güvenlik elde etmek için kullanılır. Anahtar oran. Dahası, sistemin yalnızca fotonların polarizasyon durumunu manipüle etmesi gerektiğinden, iki boyutlu kuantum anahtar dağıtım sistemiyle aynı yüksek çalışma oranına ulaşması beklenir, bu nedenle iyi bir uygulama potansiyeline sahiptir. Bu araştırma çalışması, yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtımının durum hazırlığı ve durum ölçümünün iki ana problemini çözmek için etkili bir çözüm açtı ve yüksek boyutlu kuantum anahtar dağıtım teknolojisinin pratik uygulamasını teşvik etmede olumlu bir rol oynadı.
Makalenin ilk yazarı, Çin Bilimler Akademisi Temel Kuantum Bilgi Laboratuvarı'nda doktora sonrası araştırmacı olan Wang Fangxiang'dır ve ilgili yazarlar Chen Wei ve Yin Zhenqiang'dır. Yukarıdaki araştırma Bilim ve Teknoloji Bakanlığı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Çin Bilimler Akademisi ve Anhui Eyaleti tarafından desteklenmiştir.
Şekil: Yüksek boyutlu kuantum durumu (a) - (b) hazırlık ve (c) farklı serbestlik dereceleri arasındaki durum haritalamasına dayalı ölçüm yöntemi
Kaynak: Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
