Chinesischen Forschern ist ein bedeutender Durchbruch in der sicheren Quanten-Direktkommunikation (QSDC) gelungen, indem sie ein 300 Kilometer langes, vollständig verbundenes Netzwerk aufgebaut haben, wie das Forscherteam am Montag erklärte.
Das Team der Beijinger Akademie für Quanteninformationswissenschaften (BAQIS) entwickelte ein erweiterbares, vollständig verbundenes QSDC-Netzwerk in verrauschten Umgebungen, das seine Komplexität reduzieren und die Anzahl der Nutzer erhöhen soll. Gleichzeitig garantiert es die Kommunikationsdistanz zwischen den Nutzern, heißt es in dem Bericht.
Das Quantennetzwerk stellt eine wichtige Plattform für die Überprüfung der grundlegenden Prinzipien der Quantenmechanik und die Realisierung von Quantenkommunikation und -berechnung dar.
Der erfolgreiche Aufbau dieses Netzes ebnet den Weg für die praktische Anwendung von Quantenkommunikationsnetzen. Die Technologie hat das Potenzial, in Bereichen wie der Regierungskommunikation und Finanztransaktionen eingesetzt zu werden, die ein extrem hohes Maß an Informationssicherheit erfordern, so das BAQIS.
Eine große Hürde bei der Entwicklung von QSDC war die Gewährleistung einer sicheren und zuverlässigen Kommunikation über Quantenzustände, während die Übertragungsdistanz und die Anzahl der Nutzer zwei wichtige Faktoren sind, die die Realisierung groß angelegter, skalierbarer Quantenkommunikationsnetze einschränken. Die bestehenden Techniken zum Aufbau von Quantennetzwerken haben Schwierigkeiten, diese Herausforderungen gleichzeitig zu bewältigen.
„In unserer jüngsten Forschungsarbeit entwarfen wir ein großes und skalierbares, vollständig verbundenes QSDC-Netzwerk über große Entfernungen, das eine doppelt gepumpte Struktur und zusätzliches Rauschen verwendet, um QSDC über 300 Kilometer zwischen vier paarweise verbundenen Nutzern im Netzwerk erfolgreich zu realisieren“, erklärte das Team.
Durch den Einsatz der Multipump-Technologie kann das Forscherteam eine geringere Komplexität vorweisen. Dieser Fortschritt stellt sicher, dass die Genauigkeit der miteinander verbundenen Zustände, die zwischen den Nutzern nach der Kommunikation ausgetauscht werden, bei über 85 Prozent liegt, was die Effektivität und Zuverlässigkeit des Systems über große Entfernungen hinweg bestätigt.
Die Forschungsergebnisse umfassen drei wichtige technische Durchbrüche: die Überwindung der traditionellen sternförmigen Netzwerkbeschränkungen, um eine skalierbare Vollverbindung zu erreichen; die Erweiterung der Übertragungsdistanzen auf 300 Kilometer durch eine optimierte Vorbereitung der verschränkten Lichtquelle; und die Einführung eines Fehlerkorrekturmechanismus, der auf der Rekonstruktion des Quantenzustands basiert und eine stabile Multiknoten-Kommunikation gewährleistet, so das Forscherteam.
Im Februar gelang chinesischen Forscherteams in einem 168-stündigen Versuch eine stabile Datenübertragung von 2,38 Kilobit über ein 104,8 Kilometer langes Standard-Glasfasernetz. Dies stellte eine 4.760-fache Verbesserung gegenüber dem vorherigen System dar, wodurch die QSDC-Leistung erheblich gesteigert wurde, berichtete die Nachrichtenagentur Xinhua.
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