Mit der rasanten Entwicklung der Informationstechnologie wird das Sicherheitsproblem der Netzwerkkommunikation immer offensichtlicher. Mit der zunehmenden Rechenleistung von Computern sind traditionelle Verschlüsselungsmethoden mit großen Risiken konfrontiert und werden anfällig für die Dekodierung durch Quantencomputer. Daher haben Wissenschaftler die auf Quantenmechanik und Kryptographie basierende Quantum Key Distribution (QKD)-Technologie entwickelt, die als geheime Quantenkommunikation bezeichnet wird und eine starke Garantie für die Informationssicherheit bietet.
Das Prinzip der geheimen Quantenkommunikation besteht darin, dass Quantenzustände nicht gemessen und repliziert werden können. Am gegenüberliegenden Ende der Kommunikationsleitung werden Quantenschlüssel zur Informationsverschlüsselung verwendet. Wenn Informationen abgefangen oder kopiert werden, wird der ursprüngliche Quantenzustand zerstört, sodass die Übertragung erfolgt Seite wissen, dass es einen Abhörer gibt, der auch als Quantenkommunikation bezeichnet wird und ein völlig sicheres Datenübertragungsschema darstellt.
Allerdings steht die Quantensicherheitstechnologie bei der Kommunikation über große Entfernungen vor vielen Herausforderungen. Das einzelne Photon des Quantenzustands ist unteilbar und kann nicht dupliziert werden, sodass es nicht wie herkömmliche Kommunikation dupliziert und verstärkt werden kann, was die Verteilungsentfernung des Quantenschlüssels in optischen Fasern stark einschränkt. Daher hängt die Übertragungsentfernung der geheimen Quantenkommunikation basierend auf der Einzelphotonentechnologie weitgehend vom Verlust in der Leitung ab, und die Glasfaser mit geringerer Dämpfung ist eine effektive Möglichkeit, die Übertragungsentfernung zu verlängern.
Daher wird der Einsatz ultra-verlustarmer optischer Fasern in der Quantenkommunikation sehr wichtig werden.
Was ist also eine Ultra-Low-Loss-Faser?
Der Verlust optischer Fasern ist hauptsächlich auf Verluste durch Rayleigh-Streuung und Absorptionsverluste des Kernmaterials zurückzuführen. Die herkömmliche Glasfaser muss im Kern dotiert werden, um den Brechungsindex des Kerns zu verbessern. Dies führt jedoch zu einer hohen Rayleigh-Streuung und einer Dämpfung der Glasfaser. Bei Glasfasern mit extrem geringem Verlust wird im Kern reines Siliziumoxid verwendet, und die Dotierung des Mantels verringert den Brechungsindex, wodurch nicht nur die durch die Rayleigh-Streuung des Kerns verursachte Dämpfung verringert wird, sondern auch die Übertragung der Totalreflexion des Signallichts realisiert wird.
Anwendung extrem verlustarmer optischer Fasern in der Quantenkommunikation
Für die Quantenkommunikation bestehen die drei wichtigsten Ziele der praktischen Quantenschlüsselverteilungstechnologie darin, die sichere Kommunikationsentfernung zu erhöhen, die sichere Codierungsrate zu verbessern und die Sicherheit des Systems zu verbessern. Wie funktionieren Ultra-Low-Loss-Fasern in dieser Hinsicht?
1) Erhöhen Sie den sicheren Durchgangsabstand
2) Erhöhen Sie die Coderate
3) Förderung der Kommerzialisierung der gemeinsamen Glasfaser- und Glasfaser-Co-Faser-Übertragung
Nachdem viele experimentelle Institutionen die Faser mit extrem geringem Verlust getestet und getestet haben, bietet die Faser mit extrem geringem Verlust offensichtliche Vorteile bei der Erhöhung der Sicherheitskommunikationsentfernung, der Verbesserung der Sicherheitscoderate und der Verbesserung der Sicherheit des Systems, was Quantencomputer und Quantentechnologie fördern wird . Die rasante Entwicklung sicherer Kommunikation spielt im Zeitalter des Quantencomputings eine wichtige Rolle in der Netzwerkinfrastruktur.
