kvanttiviestintään

Kvanttiviestintä on viestinnän ala, jossa kvanttijärjestelmien tiloja ja ilmiöitä hyödynnetään tiedon siirtämisessä sekä turvallisuuden takaamisessa. Keskeisin sovellus on kvanttiväinjakelu eli quantum key distribution (QKD), jolla jaetaan salausavaimia siten, että mahdollinen kuuntelija havaitsee epätarkkuudet ja epäilyttävän toiminnan. QKD:n turvallisuus perustuu kvanttimekaniikan perusperiaatteisiin, kuten ei-kopioituvuuteen (no-cloning) ja mittaamisen vaikutukseen.

QKD:tä on kehitetty useilla protokollilla; tunnetuimpia ovat BB84- ja EPR/E91-protokollat. Kvanttiprotokollat käyttävät fotoneita, joiden ominaisuuksia kuten polarisaatiota tai aikaväliä käytetään tiedon tallentamiseen. Turvallisuutta voidaan parantaa etenkin mittauspäällekkäisyyksiä torjuvilla rakenteilla, kuten measurement-device-independent QKD:llä (MDI-QKD), joka vähentää mittauslaitteisiin liittyviä hyökkäysriskejä.

Kvanttiviestintä ei rajoitu avainten jakamiseen; kvanttitetailta (teleportaatio) ja entanglementin käyttö mahdollistavat kvanttistatilan siirtämisen kauaksi ilman nopeuden ylittämistä, kunhan sekä kvanttipaikantila että klassinen kanava ovat käytössä. Tämä ei kuitenkaan välitä viestiä nopeammin kuin valo; se siirtää tilan, ei informaatiota ilman klassista takaisinviestiä.

Infrastruktuuri koostuu sekä kuitu- että vapaan tilan (free-space) linkeistä sekä satelliittiyhteyksistä, jotka yhdessä muodostavat potentiaalisen pohjan laajamittaiselle kvanttiviestinnän verkostolle. Pitkän matkan viestintä vaatii kvanttirepeattoreita tai vastaavia tekniikoita avaimen jakelun laajentamiseksi. Nykyisin QKD-laitteita on pilotoitu sekä kaupallisessa käytössä että tutkimusverkoissa, ja useat maat sekä EU-aloitteet edistävät kvanttisen Internetin kehitystä turvallisen tiedonsiirron ja hajautetun laskennan mahdollistamiseksi.