无人机如何让量子互联网成为现实

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自20世纪80年代以来,世界上许多最聪明的人一直在努力工作,努力创造一个真正相互联系的世界。随着技术的发展,这种连接需要支持更快的传输率和更好的稳定性。

这就是量子互联网技术发展的主要动力。量子互联网使用了直接出自科幻小说的量子力学原理,允许更大距离传输更快、更安全的数据。在让量子互联网成为现实的过程中,无人机能发挥什么作用?

什么是量子互联网?

量子互联网

与标准互联网一样,量子互联网的主要目的是提供一种允许快速和远程数据交换的网络。在这种情况下,在这种情况下的主要介质是光子 - 相同的介质 - 我们已经在水下光纤电缆上传递的相同。在量子互联网的情况下,光子通过量子卫星传输。

使量子互联网唯一的是它以Qubits的形式传输信息。这些与我们今天使用的标准比特彻底不同。

背景技术,通过唯一的比特组合,比特中的信息被编码为1或0,可以以数字形式对特定信息进行编码和发送。将信息编码成位是过去几十年通过互联网的数据传输的骨干。

量子互联网极大地改变了一切。这个术语来源于量子物理概念的使用——一种非常不寻常和创新的方法。通过量子互联网传输的信息是以量子位元的形式而不是标准位元。

在Qubits中,信息以量子状态编码。简单地说,它处于一个既不是1也不是0。它更准确地描述为两者。只有在观察时揭示Qubits的实际状态,或者一旦访问或测量它就会显示出来。这令人黑暗的概念卓越的概念,更常见于Schrodinger的猫的例子。

量子互联网如何更好?

为了更好地理解为什么如此多的努力被投入到量子互联网的发展中,我们必须在它的两个主要好处——安全和速度的背景下看待它。

安全是量子互联网技术的标志。当对国家安全,经济和私营公司内部运作敏感的数据,在现代时代尤其重要,私营公司的内部运作是每天通过互联网传播数十亿次。即使是最新的加密技术也不如昆腾互联网提供的承诺。

回想一下,量子位在传输时处于叠加状态。由于量子位既不是1也不是0,它们在被访问之前不会转换成任何有意义的数据。然而,仅仅是观察量子位元的行为就会改变它们的状态。这是一个不可逆转的过程——一个信息已被某人在某处获取的数字拇指指纹。

量子比特的这种独特特性对于确保敏感信息不被截获或黑客攻击至关重要。虽然破解量子位元仍然是可能的,但无法再以不被发现的方式完成。简单地说,量子位使得任何人都不可能窃听通过量子互联网发生的对话。这也意味着量子位不能被复制或放大,这可以被认为是一件好事,也可以被认为是一件坏事。

尽管量子位仍然以光子的形式传输,但量子互联网有着独特的速度优势。通过纠缠的概念,这是可能的。当两个量子位相互作用时,它们就会发生纠缠。当这种关系建立起来时,任何一个量子位元的变化都会导致另一个量子位元的变化。即使这两个粒子之间没有任何物理通信,这也是可能的。

有了链接的量子位,信息就可以在不需要物理网络的情况下远距离传输。这不仅减少了对物理基础设施的需求,而且还减少了信息交换中的延迟。这也使得谈话几乎不可能被拦截。

量子互联网技术的限制

如果量子互联网太棒了,那么我们为什么不拥有它?在障碍中,该技术仍然需要克服的障碍中,主要人员涉及信号衰减。

虽然使用光纤电缆的量子网络已经存在,但主要目标是利用卫星创建这样的网络。然而,这种方法的局限性在于,量子信号在穿越大气层时自然会退化。这意味着,目前的量子网络的范围仅限于几公里。

为了扩大量子网络的规模,需要在适当的位置安装中继器。这允许在网络的远端节点之间交换纠缠量子位。然而,建立一个完整的量子中继器网络是一件昂贵的事情。这种技术的可靠性目前还没有得到充分的理解,因此直接投入基础设施开发是不切实际的。

无人机如何创建量子互联网网络

无人机

使用无人机南京大学的研究人员在《物理评论快报》杂志上发表的一篇论文中详细介绍了如何帮助建立量子网络。在这项研究中,两架机载无人机实际上扮演了中继器的角色,允许两个节点交换量子位元并形成纠缠。

在实验设置中,两架无人机分别部署在距离网络节点200米和400米的地方。这意味着这些节点总共相隔1公里。

实验的想法是将无人机用作中继器,有效地减少了需要传输量子信号的距离。将无人机定位在高海拔地区也降低了由于衍射而被中断或削弱的信号的概率。

结果显示,一架无人机发出的量子信号,其附近节点的接收率为25%,较远节点的接收率仅为4%。这就强调了无人机作为量子信号来源的有效性。然而,这也凸显了量子信号通过无人机传输时的巨大损失。

与短距离信号传输相比,量子信号的衰减使得量子信号的衰减使得无人机辅助量子网络比可行性小于可行性。最初信号的损失是不可接受的,特别是在传输临界和时敏信息时。然而,无人机作为网络中继器的价值提出对于该概念来说太引人注目,不再进一步探索。

使用无人机,量子网络可以适应更改需求,并可用于创建自定义量子网状网络。这在量子缠结的背景下是特别有价值的,其中纠缠Qubits即使在没有物理网络的情况下也可以继续彼此交互。与固定接收器和量子卫星相比,无人机昂贵且可以在瞬间的通知中部署。

使用无人机的最大好处是一种易于可扩展的技术。如果可以证明无人机作为量子信号的可靠中继器,这一单一发展可能有助于加速量子互联网的进展。也许是一个未来的无人机让位于快速信息转移的方式不会太远。

最后的想法

量子互联网的整个概念是有趣的。虽然无疑有良好的潜力,但也许我们应该锻炼我们对我们日常生活的需求。标准互联网将完全由量子互联网替换吗?虽然这是可能的,但这不是最可能的结果。尽量您,我们可以期待这两种类型的互联网与彼此一起存在。

使用无人机来帮助量子互联网的研究仍处于早期阶段,但它肯定会显示很多承诺。这是我们将关注未来几年的技术。作为信号中继器的无人机的想法可以对互联网服务的范围产生大量影响 - 量子或其他方式。