أول شبكة اتصالات كمومية متكاملة في العالم

العلماء الصينيون لديهم أول عالم متكامل شبكة اتصالات الكم تم إنشاؤها لتوصيل أكثر من 700 كابل ألياف ضوئية على الأرض بقمرين صناعيين. يبلغ طوله أكثر من 4600 كم ويربط المستخدمين من بكين إلى شنغهاي. إنها أكبر شبكة من نوعها في العالم وخطوة مهمة من حيث أمن البيانات. أعلن Jianwei Pan و Yuao Chen و Chengzhi Peng من جامعة العلوم والتكنولوجيا في Hefei عن النتائج في "الطبيعة(http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-03093-8). إنها تمنح الأمل في التطبيقات العالمية والعملية لتقنيات الاتصال المماثلة في المستقبل.

مصدر الصورة: Pixabay

التواصل الكمي

ما هو الاتصال الكمي؟ يستخدم إشارات الكم لنقل البيانات ، مما يجعل السرقة شبه مستحيلة. إنه يحل واحدة من أكبر المشكلات التي تواجه الإنترنت الحديث ، ألا وهي قابلية تعرضه لهجمات القراصنة.

فيزياء الكم تعرف مفهوم "تشابكبطريقة مبسطة ، يمكن للمرء أن يقول إن جسيمين يظلان مرتبطين بشكل وثيق بحيث يكون لهما دائمًا شكل مزدوج. ومحاولة التلاعب بأحدهما يؤدي على الفور إلى تغيير الجسيم الآخر أيضًا ، بغض النظر عن مكان وجوده. سيتم اعتراضه على الفور وسيتم حل إشارة الهجوم.

جوهر الاتصال الكمي هو توزيع المفتاح الكمومي (QKD) ، والذي يستخدم الحالات الكمومية للجسيمات لإنشاء تسلسل من الأصفار والآحاد. كل محاولة اعتراض بين المرسل والمستلم تغير هذا الترتيب (المفتاح) ويلاحظ على الفور. على عكس تشفير البيانات التقليدي (مثل تقنية blockchain) ، فإن التواصل الكمي آمن تمامًا. هو للتحويل المصرفي أو العسكري أو الحكومي معلومات البنية التحتية الرئيسية منوي.


البنية التحتية لـ QKD

ومع ذلك ، فإن تقنية QKD قيود كبيرة ، لا سيما من حيث النطاق. حتى الآن ، مكّن من نقل البيانات عبر مسافة بضع مئات من الكيلومترات باستخدام الألياف البصرية ، وعلى مسافة حوالي ألف كيلومتر مع الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية. في عام 2016 ، أطلقت الصين الأول في العالم أقمار الاتصالات الكمومية (QUESS)، والتي مكنت من استخدام التكنولوجيا بين محطتين أرضيتين تفصل بينهما 2.600 كيلومتر. في عام 2017 ، تم الانتهاء من أكثر من 2.000 كيلومتر من شبكة الألياف البصرية المخصصة لـ QKD بين بكين وشنغهاي.

تم دمج شبكة الألياف البصرية الأرضية واتصالات الأقمار الصناعية بمساعدة المرحلات الموثوقة. مكّن ذلك من إنشاء شبكة اتصالات تخدم أكثر من 150 مستخدمًا في جميع أنحاء الصين ، بما في ذلك البنوك الحكومية والمحلية وشبكات الطاقة البلدية والمواقع الحكومية.

يثبت عمل الباحثين الصينيين أنه يمكن استخدام تكنولوجيا الاتصالات الكمومية بشكل عملي على نطاق واسع في المستقبل. من الممكن أيضًا أن يكون لديك ملف شبكة اتصالات الكم يتم إنشاؤها عندما يتم دمج الشبكات الوطنية وتجتمع الجامعات والمؤسسات والشركات معًا لتوحيد البروتوكولات والأجهزة المقابلة.

تحسين الكفأة

في السنوات الأخيرة ، قام الفريق الصيني باختبار وتحسين أداء شبكته بشكل مكثف. نجح الباحثون في تحديد وتيرة الـ توليد مفتاح QKDg بمقدار 40 مرة إلى 47,8 كيلو بايت في الثانية وأيضًا لزيادة نطاق نقل المفتاح الأرضي.
إن التطوير الإضافي للشبكات الكمية موضع اهتمام الباحثين من النمسا وإيطاليا وروسيا وكندا. من بين أمور أخرى ، يريدون وضع قمر صناعي عاليًا بما يكفي للدوران حول a نقل البيانات QKD على مسافات أكبر بكثير.