La comunicazione segreta quantistica realizza una trasmissione di informazioni sicura basata su principi quantistici. Attualmente, gli schemi di comunicazione segreti quantistici più sviluppati si basano sulla distribuzione delle chiavi quantistiche. In questi schemi, la funzione quantistica è limitata per realizzare la generazione e la trasmissione di chiavi segrete, mentre la trasmissione delle informazioni dipende ancora dalle classiche tecnologie di comunicazione.

Tali schemi sono ora sufficientemente maturi per applicazioni commerciali. D'altra parte, i ricercatori nel campo delle comunicazioni quantistiche dedicano ancora i loro sforzi all'esplorazione di nuovi schemi di comunicazione basati su teorie e tecnologie dell'informazione quantistica, che vanno oltre la distribuzione delle chiavi quantistiche.

Un argomento rappresentativo è la comunicazione diretta sicura quantistica (QSDC). Il primo protocollo QSDC è basato sull'entanglement quantistico è stato proposto nel 2000 dal Prof. Long della Tsinghua University, Cina. È stato studiato a fondo dal punto di vista teorico, ma non c'è stata alcuna svolta negli esperimenti per questo protocollo. Il motivo è che richiede molte funzioni quantistiche complicate come la generazione dello stato di Bell entangled, Misurazione dello stato di Bell e memorie quantistiche per fotoni, che sono difficili da realizzare.

Recentemente, Il gruppo del Prof. Zhang della Tsinghua University ha realizzato il primo esperimento QSDC basato sull'entanglement basato su tecnologie di fibra ottica, in cui due fibre ottiche di 500 metri vengono utilizzate come canali quantistici. in primo luogo, secondo il requisito del QSDC basato sull'entanglement, hanno proposto e sviluppato una nuova sorgente di luce quantistica basata su fibra per la generazione dello stato Bell entangled di polarizzazione nella banda delle telecomunicazioni.

La domanda chiave di questa sorgente di luce quantistica è come dividere i due fotoni in una coppia, che sono sia entangled per polarizzazione che degeneri in frequenza. I ricercatori introducono il vettore spontaneo, effetti di miscelazione a quattro onde in un ciclo Sagnac in fibra bidirezionale, dividere i due fotoni in una coppia dall'effetto di interferenza a due fotoni alle porte di uscita del loop Sagnac in fibra. Questa sorgente di luce quantistica apre la strada alla realizzazione del QSDC basato sull'entanglement su fibre ottiche. Quindi, i ricercatori hanno stabilito il sistema sperimentale per QSDC basato su entanglement basato su tecnologie di fibra ottica, realizzando il sistema di misurazione dello stato di Bell entangled di polarizzazione mediante componenti in fibra e utilizzando fibre a dispersione spostata come memorie quantistiche per i fotoni. In questo sistema, hanno dimostrato con successo due funzioni cruciali del QSDC basato sull'entanglement, test di sicurezza mediante la misura dell'entanglement di polarizzazione e dei processi di codifica/decodifica basati sulla manipolazione e misura degli stati di Bell entangled di polarizzazione. I risultati sperimentali hanno mostrato che il QSDC basato sull'entanglement potrebbe essere realizzato su collegamenti in fibra.

Questo lavoro è il primo esperimento QSDC basato sull'entanglement con funzioni complete, utilizzando fibre ottiche di 500 metri come canali quantistici e realizzando tutte le funzioni basate su tecnologie di fibra ottica, compresa la generazione e la misurazione dello stato Bell entangled di polarizzazione, e le memorie quantistiche. Dimostra che QSDC può essere realizzato da tecnologie on-shelf di comunicazioni ottiche, che è preferito per le sue future applicazioni nelle reti in fibra ottica.