لأول مرة…باحثون يقومون بإجراء إتصال كمومي في ظروف واقعية داخل المدينة

تمكن باحثون من إرسال أول رسالة بتقنية التشفير الكمومي متعددة الأبعاد عبر الهواء بنجاح . و يعد هذا أول إختبار  في  العالم الحقيقي والذي يعني أن الاتصالات الكمومية ذات السعة العالية ستكون يوما ما عملية و آمنة، مما يتيح لنا تطوير شبكة كمومية عالمية.

و في خطوة كبيرة نحو المستقبل ، قام باحثون بإجراء أو اتصال بتقنية التشفير الكمومي عبر الهواء يحتوي على أكثر من بت واحد من المعلومات. و يثبت هذا النجاح أن الاتصالات الكمومية ذات السعة العالية في الفضاء الحر سوف تكون يوما ما عملية عملية وآمنة بين الأقمار الصناعية و الأرض، و الذي سيتيح لنا إنشاء شبكة تشفير كمومي عالمية.

و استخدم الباحثون التشفير الكمومي رباعي الأبعاد 4D لنقل البيانات عبر شبكة بصرية في الفضاء الحر بين مبنيين. و تبعد المباني في حرم جامعة أوتاوا مسافة 0.3 كم. و يسمى نظام التشفير الذي تم استخدامه “متعدد الأبعاد” لأنه يقوم بإرسال كم أكبر من المعلومات، حيث أن كل فوتون يعمل على ترميز 2 بت من المعلومات. و هذا يعني بدوره، أن كل فوتون يحمل أربع احتمالات : 00، 01، 10، أو 11.

كما أن التشفير الكمومي المتعدد الأبعاد أكثر أمانا من أنظمة التشفير الحالية لأنه يمكن أن يتحمل معدلات تشويش الإشارة مثل الضوضاء الناجمة عن الالكترونيات و الهواء المضطرب و المجسات و حتى محاولات الإختراق .

وقال الباحث إبراهيم كريمي في بيان صحفي: “إن عتبة الضوضاء العالية هذه تعني أنه عندما يفشل التشفير الكمومي ثنائي الأبعاد، يمكنك محاولة تنفيذ تشفير متعدد الأبعاد لأنه من حيث المبدأ أكثر أمانا و أكثر مقاومة للإضطرابات”.

و من غير المحتمل أن تكون الخوارزميات الحالية للتشفير آمنة في المستقبل حيث ستصبح أجهزة الكمبيوتر أكثر قوة. ولذلك، فإن الباحثين يعملون على تطوير تقنيات التشفير أقوى مثل التوزيع الكمي للمفتاح عبر تسخير الضوء ، والذي يستخدم الحالة الكمية من جسيمات الضوء لترميز و إرسال مفاتيح فك التشفير للبيانات.

لكن مفهوم الاتصالات الكمومية لايزال نظريا حتى الآن، لأن التنفيذ العالمي سوف يتطلب قدرة انتقال للبيانات بين الأرض و الأقمار الصناعية. وقد استخدم العلماء اختبارات أفقية من خلال الهواء على مسافات محددة لأن التشويه الذي يصادف الإشارات يمكن أن يحاكي ما قد تتعرض له تلك الإشارات من خلال مرورها عبر الغلاف الجوي. وقد أثبتت النتائج نجاحها بالرغم من التشويه في الإشارات.

و قام الباحثون في هذه التجربة بتحويل أجهزتهم البصرية من المختبر إلى سطحين مختلفين للاختبار وحمايتهم من التعرض للعناصر الخارجية. و بعد بعض التجارب الأولية غير الناجحة، استخدم الفريق بنجاح الارتباط داخل هذا المجال لإرسال رسائل آمنة باستخدام التشفير الكمومي رباعي الأبعاد.

وكان معدل الخطأ للإتصال 11 في المائة، أقل بكثير من نسبة 19 في المائة التي تمثل عتبة الاتصال الآمن. و قام الفريق أيضا بمقارنة نظامي التشفير الكمومي رباعي الأبعاد  و نظام التشفير الثنائي، حيث وجدوا أنهم كانوا قادرين على نقل بيانات أكثر ب 1.6 مرة في الفوتون بعد تصحيح الخطأ باستخدام التشفير الكمومي رباعي الأبعاد، على الرغم من الاضطرابات.

بعد ذلك، يخطط فريق البحث لاختبار التكنولوجيا في شبكة ثلاثية الوصلات التي تمتد لمسافات أطول، مع كل وصلة على بعد حوالي 5.6 كم كما سيستخدمون تكنولوجيا البصريات المكيفة لتعويض الاضطرابات.

وقال طالبة الدراسات العليا و عضو فريق البحث “Alicia Sit” : “الهدف على المدى الطويل هو ربط الشبكة الكمومية بشبكة المدينة القائمة، و خلق شبكة اتصالات كمومية مع وصلات متعددة ولكن باستخدام أكثر من أربعة أبعاد في محاولة لتفادي الاضطرابات”.


اقرأ أيضا :


باحثون من معهد MIT: التصميم الجديد للرقائق يقربنا أكثر إلى الحوسبة العصبية التي تحاكي عمل الدماغ البشري

المصدر