لقد تجاوز العالم لأول مرة حد المفتاح الكمومي

لقد تجاوز العالم لأول مرة حد المفتاح الكمومي. وارتفع معدل المفتاح لمصدر الفوتون الأحادي الحقيقي بنسبة 79%.

توزيع المفاتيح الكموميةتُعدّ تقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) تقنية تشفير تعتمد على مبادئ الفيزياء الكمومية، وتُظهر إمكانات هائلة في تعزيز أمن الاتصالات. تنقل هذه التقنية مفاتيح التشفير باستخدام الحالات الكمومية للفوتونات أو الجسيمات الأخرى. ولأن هذه الحالات الكمومية لا يمكن استنساخها أو قياسها دون تغيير حالتها، فإن ذلك يزيد بشكل كبير من صعوبة اعتراض الجهات الخبيثة لمحتوى الاتصال بين الطرفين دون أن يتم كشفها. ونظرًا لصعوبة تحضير مصادر الفوتونات المفردة الحقيقية (SPS)، فإن معظم أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) المطورة حاليًا تعتمد على الفوتونات المخففة.مصادر الإضاءةتُحاكي هذه النبضات فوتونات مفردة، مثل نبضات الليزر منخفضة الشدة. ونظرًا لأن هذه النبضات قد لا تحتوي على فوتونات أو قد تحتوي على فوتونات متعددة، فإن حوالي 37% فقط من النبضات المستخدمة في النظام يمكن استخدامها لتوليد مفاتيح الأمان. وقد نجح باحثون صينيون مؤخرًا في التغلب على قيود نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) المقترح سابقًا، وذلك باستخدام مصادر فوتونات مفردة حقيقية (SPS، أي أنظمة قادرة على إصدار فوتونات مفردة عند الطلب).

يتمثل الهدف الرئيسي للباحثين في بناء نظام فيزيائي قادر على إصدار فوتونات مفردة عالية السطوع عند الطلب، متجاوزين بذلك القيود الأساسية التي واجهتها مصادر الضوء الضعيفة المستخدمة سابقًا في بناء أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية (QKD). ويأملون أن يُحسّن هذا النظام موثوقية وأداء تقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD)، مما يمهد الطريق لتطبيقها مستقبلًا في بيئات واقعية. وقد حققت التجربة نتائج واعدة للغاية، إذ وُجد أن نظام SPS الخاص بهم يتمتع بكفاءة عالية جدًا، ويزيد بشكل ملحوظ من معدل...نظام QKDيُولّد مفاتيح أمان. وبشكل عام، تُبرز هذه النتائج إمكانات أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية القائمة على تقنية SPS، مُشيرةً إلى أن أداءها يُمكن أن يتجاوز بشكل ملحوظ أداء أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية القائمة على تقنية WCP. وقال الباحثون: "لقد أثبتنا لأول مرة أن أداء توزيع المفاتيح الكمومية القائم على تقنية SPS يتجاوز الحد الأساسي لمعدل WCP". في اختبار توزيع المفاتيح الكمومية الميداني لقناة الفضاء الحر الحضرية بفقدان قدره 14.6 (1.1) ديسيبل، حققنا معدل مفتاح آمن (SKR) قدره 1.08 × 10−3 بت لكل نبضة، وهو أعلى بنسبة 79% من الحد الفعلي لنظام توزيع المفاتيح الكمومية القائم على الضوء ضعيف التماسك. ومع ذلك، في الوقت الحالي، لا يزال الحد الأقصى لفقدان القناة لنظام SPS-QKD أقل من نظيره في نظام WCP-QKD. لم ينجم انخفاض فقد الإشارة الذي لاحظه الباحثون في نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) عن النظام نفسه، بل يُعزى إلى التأثير المتبقي للفوتونات المتعددة في البروتوكول الخالي من الطعم الذي كانوا يستخدمونه. وكجزء من أبحاثهم المستقبلية، يأملون في تعزيز قدرة النظام على تحمل الفقد من خلال تحسين أداء مصدر الفوتون الأحادي (SPS) في الطبقة السفلية للنظام أو إدخال حالات طعم فيه. ومن المعتقد أن التقدم التكنولوجي المستمر سيسهم تدريجيًا في تطوير توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) نحو تطبيقات عملية وعامة.