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研究人员发现了量子通信的安全措施

更新时间:2020-07-12 21:34点击:

军队研究人员开发了一种保护和保护量子信息的新方法,使量子网络离现实又近了一步。

量子信息科学是一个快速发展的跨学科领域,探索存储、操作和通信信息的新方法。研究人员希望使用基于量子物理原理的新硬件来创造强大的计算能力。

对于陆军来说,新的量子范式可能会带来在未来动态战场上快速、高效、安全收集、交换和处理海量信息的转换能力。

Drs。美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的Dan Jones、Brian Kirby和Michael Brodsky,以及拉奎拉大学的Gabriele Riccardi和Cristian Antonelli教授一起研究了量子通信信道的噪声源。

布罗斯基说,噪音是任何通信中常见的瘟疫——任何使用过收音机、步话机或电话的人都会时不时地遇到噪声。通信工程师设计出复杂的方案来尽可能地消除噪音和清除传输的信号。

根据布罗斯基的说法,量子通信在对通信信道噪声的敏感性上没有什么不同。事实上,甚至比常规的经典通信更有效,因为量子信号的功率非常低。

布罗斯基说:“要设计出一个有用的量子网络,我们需要了解我们可以发送多远、多快、多可靠。”“这需要理解通信信道中的噪音。”

在对量子信道中不同类型的噪声进行建模、模拟、表征和测量的过程中,研究人员意识到,虽然有些量子噪声类型不可能被滤除,但其他类型的噪声可以很容易地去除。

令人惊讶的是,只要在量子信道中添加一个便宜的额外组件,就可以把坏的噪声转换成好的噪声。有了这个额外的控制,他们就可以调整信道,调整掩盖传输信号的噪声的特性。

实验室量子网络小组的整体重点是在当今最先进的光子技术基础上,探索最有效和安全的创建、存储和处理量子信息的方法。该小组的主要工作设备是他们在马里兰州阿德尔菲总部建造的实验室量子网络测试台。研究人员使用量子试验台来测试驱动各种光子技术方法,以便在长距离上快速而稳健地传递量子信息。

琼斯说:“我们戴着系统工程师的帽子,以独特的方式进行我们的研究。”

该小组的研究范围包括开发量子网络的架构和操作原理,以及理解和映射其实际实施的技术限制,并最终发明方法和技术来围绕这些限制进行工程。目前的研究成果属于后两类。

接下来的项目集中在展示一种有趣的完全无错误的量子信息传输方式上。下一步是创建一个部署在现场的多用户量子网络测试床,并演示两个远程城市校园之间的安全秘密共享协议。

量子信息科学领域正在世界范围内蓬勃发展,因为它有潜力带来无与伦比的计算、通信和网络能力。它提供了信息处理的新模式,这将导致安全的秘密共享、分布式网络感知和高效的决策制定。

布罗斯基说:“我们的研究结果是向用量子优势武装未来战士迈出的一步,也是科学操作化如何导致转型优势的一个很好的例子。”

该小组在一篇论文中总结了他们的研究结果,该论文探讨了利用局部滤波恢复量子信息的噪声中的经典相关性,并被同行评议的《新物理杂志》接受。