لقد اخترق العالم حد المفتاح الكمي لأول مرة

لقد تجاوز العالم حدّ المفتاح الكمّي لأول مرة. وارتفع معدل المفتاح لمصدر الفوتون الواحد الحقيقي بنسبة 79%.

توزيع المفتاح الكمي(QKD) هي تقنية تشفير مبنية على مبادئ فيزياء الكم، وتُظهر إمكانات كبيرة في تعزيز أمن الاتصالات. تنقل هذه التقنية مفاتيح التشفير باستخدام الحالات الكمومية للفوتونات أو الجسيمات الأخرى. ونظرًا لاستحالة تكرار هذه الحالات الكمومية أو قياسها دون تغيير حالاتها، فإنها تزيد بشكل كبير من صعوبة اعتراض الجهات الخبيثة لمحتوى الاتصال بين الطرفين دون اكتشافها. ونظرًا لصعوبة إعداد مصادر فوتونية مفردة حقيقية (SPS)، تعتمد معظم أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) المُطورة حاليًا على مصادر فوتونية مفردة مُخففة.مصادر الضوءتُحاكي الفوتونات المفردة، مثل نبضات الليزر منخفضة الكثافة. ولأن هذه النبضات قد لا تحتوي على فوتونات أو فوتونات متعددة، فإن حوالي 37% فقط من النبضات المستخدمة في النظام يمكن استخدامها لتوليد مفاتيح أمان. وقد نجح باحثون صينيون مؤخرًا في التغلب على قيود نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) المقترح سابقًا. وقد استخدموا مصادر فوتونية مفردة حقيقية (SPS، أي أنظمة قادرة على إصدار فوتونات فردية عند الطلب).

الهدف الرئيسي للباحثين هو بناء نظام فيزيائي قادر على إصدار فوتونات مفردة عالية السطوع عند الطلب، متغلبين بذلك على القيود الأساسية التي واجهتها مصادر الضوء الضعيفة المستخدمة سابقًا لبناء أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية (QKD). ويأملون أن يُحسّن هذا النظام موثوقية وأداء تقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD)، مما يُرسي الأساس لتطبيقها مستقبلًا في بيئات العالم الحقيقي. في الوقت الحالي، حققت التجربة نتائج واعدة للغاية، حيث وُجد أن نظام توزيع المفاتيح الكمومية (SPS) الخاص بهم يتمتع بكفاءة عالية للغاية ويزيد بشكل كبير من معدل...نظام QKDيُولّد مفاتيح أمان. إجمالاً، تُسلّط هذه النتائج الضوء على إمكانات أنظمة QKD القائمة على SPS، مُشيرةً إلى أن أداءها يُمكن أن يتفوق بشكل كبير على أداء أنظمة QKD القائمة على WCP. وصرح الباحثون: "لقد أثبتنا لأول مرة أن أداء QKD القائم على SPS يتجاوز الحدّ الأساسي لمعدل WCP". في اختبار QKD الميداني للقناة الحضرية في الفضاء الحرّ، مع فقدان قدره 14.6 (1.1) ديسيبل، حققنا معدل مفتاح آمن (SKR) قدره 1.08 × 10−3 بت لكل نبضة، وهو أعلى بنسبة 79% من الحدّ الفعلي لنظام QKD القائم على ضوء ضعيف التماسك. ومع ذلك، في الوقت الحالي، لا يزال الحدّ الأقصى لفقدان القناة في نظام SPS-QKD أقلّ من نظام WCP-QKD. لم يكن انخفاض فقدان القناة الذي لاحظه الباحثون في نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) ناتجًا عن النظام نفسه، بل نُسب إلى تأثير الفوتونات المتعددة المتبقي في بروتوكول عدم الخداع الذي كانوا يستخدمونه. وكجزء من أبحاثهم المستقبلية، يأملون في تحسين تحمل النظام للفقد من خلال تحسين أداء مصدر الفوتون المفرد (SPS) في الطبقة السفلية منه، أو إدخال حالات طُعم فيه. ويُعتقد أن التقدم التكنولوجي المستمر سيعزز تدريجيًا تطوير توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) نحو تطبيقات عملية وعامة.