يستخدم القمر الصناعي الصيني التشفير الكمومي لإجراء مؤتمرات فيديو آمنة عبر القارات

يسمح لك التشفير الكمومي بجعل التواصل بين الأشخاص آمنًا تمامًا ، مما يحمي قنوات الاتصال من الاستماع. أصبحت هذه التكنولوجيا ذات أهمية متزايدة. لطالما عرف الفيزيائيون أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية (عندما تظهر في شكل قابل للاستخدام) تسمح لك باختراق أي نوع من الحماية التشفيرية. حسنًا ، نظرًا لأن ظهور أجهزة الكمبيوتر الكمومية التجارية أصبح قاب قوسين أو أدنى ، يتعين على العلماء اختراع طرق حماية البيانات المعقدة بشكل متزايد. كل هذا في مصلحة رجال الأعمال والمنظمات الحكومية والجيش.

بشكل عام ، يعد التشفير الكمي مهمًا لكل من يحتاج إلى حماية بنسبة مائة بالمائة تقريبًا ضد القرصنة. لكن هناك مشكلة واحدة. والحقيقة هي أن التشفير الكمي يعمل مع الفوتونات الفردية ، التي تحمل معلومات كمية. لكن حتى أفضل كابلات الألياف الضوئية يمكن أن توجه الفوتونات إلى مسافة لا تزيد عن 200 كيلومتر قبل أن تجعل عملية الامتصاص كل هذه المحاولات عديمة الجدوى. لذلك ، عمل التشفير الكمومي سابقًا (وحتى في النسخة التجريبية) على مسافات قصيرة فقط.

لكن العلماء الصينيين طوروا قمرًا صناعيًا أزال العائق على شكل مسافة. تم إطلاق هذا القمر الصناعي ، Micius ، في عام 2016. على مدى السنوات الماضية ، قام بمهام مختلفة ودخل المستوى التشغيلي. في الصيف الماضي ، حصل على الطاقة الكاملة وكان قادرًا على نقل الفوتون من المدار مباشرة إلى الأرض.

كما قد تخمن ، يعد التشفير الكمي طريقة لحماية الاتصالات بناءً على مبادئ فيزياء الكم. على عكس التشفير التقليدي ، الذي يعمل مع الأساليب الرياضية البحتة لضمان سرية المعلومات ، يركز التشفير الكمي على الفيزياء. تتم عملية إرسال واستقبال المعلومات بالوسائل المادية ، كمثال - الإلكترونات أو الفوتونات. حسنًا ، يمكن اعتبار التنصت تغييرًا في معلمات معينة للأشياء المادية - في هذه الحالة ، حاملي المعلومات.

تعتمد تقنية التشفير الكمي على عدم اليقين الأساسي لسلوك النظام الكمي ، والذي يتم التعبير عنه في مبدأ عدم اليقين Heisenberg. في هذه الحالة ، من المستحيل الحصول على إحداثيات وزخم الجسيم في نفس الوقت ، ومن المستحيل أيضًا قياس معلمة فوتون دون تشويه أخرى.

من الناحية المثالية ، باستخدام الظواهر الكمومية ، يمكنك إنشاء نظام اتصالات كهذا يكتشف التنصت في 100 ٪ من الحالات. كما ذكر أعلاه ، يؤدي التنصت على قناة كمومية إلى تغيير في معلمات الإشارة الأصلية. سيزداد مستوى الضجيج في النظام ، وسيتمكن مستخدمو النظام على الفور من التعرف على حقيقة التنصت ، وكذلك قياس مستوى نشاطه.



لا يمكن تسمية أجهزة التشفير الكمي جديدة. لذلك ، تم إنشاء أول نظام تشفير كمومي يعمل في عام 1989 في مركز أبحاث IBM من قبل العلماء بينيت وبراسارد. كان النظام عبارة عن قناة كمومية عملت ، من جهة ، مع جهاز إرسال أليس ، ومن ناحية أخرى مع جهاز استقبال بوب. كان كلا الجهازين على مسافة متر واحد من بعضهما البعض. تم تنفيذ التحكم باستخدام جهاز كمبيوتر ، حيث تم تنزيل تمثيلات البرنامج للمستخدمين القانونيين للمهاجم إيف ، الذين حاولوا "التنصت".

يمكن أن تسمى الجسيمات في نظام التشفير الكمومي مفاتيح الكم. توزيعها عملية رئيسية. إذا كان لدى كلا الطرفين مفتاح ، فيمكنهما التواصل من خلال قنوات الاتصال التقليدية دون التهديد بالتنصت. لذا ، يرسل القمر الصناعي الصيني مفاتيح من المدار. يقع في المدار بحيث يمر فوق نقاط معينة من سطح الأرض في نفس الوقت تقريبًا كل يوم.

عندما يكون القمر الصناعي في محطة أرضية صينية في خبي ، يرسل مفتاحًا إلى الأرض ، والذي يسمح لك بفتح قنوات اتصال آمنة. تمكن الصينيون من فتح رابط فيديو آمن بين الأكاديمية الصينية للعلوم في بكين والأكاديمية النمساوية للعلوم في فيينا. وهكذا ، تلقى كلا الطرفين المفتاح. تم إجراء اتصال الفيديو من خلال قناة تقليدية.

قال المشاركون في المشروع: "لقد أظهرنا إمكانية التواصل الكمي عبر القارات بين نقطتين على بعد 7600 كيلومتر من بعضهما البعض".

على الرغم من النجاحات ، من السابق لأوانه الحديث عن الاستخدام التجاري للتكنولوجيا. في الوقت الحالي ، هذا فقط دليل على تشغيل النظام بناءً على المبادئ النظرية التي تم عرضها سابقًا.

المرجع: arxiv.org/abs/1801.04418