Kvanttitiedonsiirto

Kvanttitiedonsiirto viittaa kvanttimekaniikan periaatteiden hyödyntämiseen tietojen siirtämiseksi. Tärkein sovellus tällä alueella on kvanttiavaimenjakelu (QKD), joka mahdollistaa täysin turvallisen salausavaimen jakamisen kahden osapuolen välillä. QKD perustuu kvanttimekaniikan lakeihin, kuten superpositioon ja lomittumiseen, jotka tekevät tiedon salakuuntelusta havaittavaa. Jos ulkopuolinen yrittää mitata kvanttitilaa (esimerkiksi fotonia), se muuttaa kvanttitilaa, paljastaen salakuunteluyrityksen.

Yleisin QKD-protokolla on BB84, jonka Charles Bennett ja Gilles Brassard kehittivät vuonna 1984. Siinä tieto koodataan yksittäisiin fotoneihin, jotka lähetetään lähettäjältä vastaanottajalle. Vastaanottaja mittaa fotonit käyttäen satunnaisesti valittuja mittauskantoja. Tämän jälkeen lähettäjä ja vastaanottaja vertailevat julkisesti mittauskantojaan, ja vain ne fotonit, jotka on mitattu oikealla kannalla, muodostavat salausavaimen.

Kvanttitiedonsiirron kehitykseen liittyy haasteita, kuten fotonihäviö pitkillä etäisyyksillä ja laitteistojen monimutkaisuus. Kvanttitoistimet ovat yksi ratkaisu näihin haasteisiin, mahdollistaen kvanttisignaalin välittämisen pidemmälle ilman, että itse kvanttitilaa kopioidaan (mikä on kvanttimekaniikan mukaan mahdotonta, ns. no-cloning -teoreema). Kvanttitiedonsiirto on aktiivinen tutkimusalue, ja sen odotetaan mullistavan tulevaisuuden tietoturvan.