مبدأ وتقدم تكنولوجيا الاتصالات الكمومية

يُعدّ الاتصال الكمي جوهر تكنولوجيا المعلومات الكمومية. يتميز بمزايا السرية المطلقة، وسعة الاتصال الكبيرة، وسرعة النقل العالية، وغيرها. كما يُمكنه إنجاز مهام خاصة لا يُمكن للاتصالات التقليدية تحقيقها. يستخدم الاتصال الكمي نظام المفتاح الخاص، الذي لا يُمكن فك شفرته، لتحقيق اتصال آمن حقيقي، مما جعله رائدًا في العلوم والتكنولوجيا عالميًا. يستخدم الاتصال الكمي الحالة الكمومية كعنصر معلوماتي لتحقيق نقل فعال للمعلومات. ويُمثل هذا ثورةً جديدة في تاريخ الاتصالات بعد الهاتف والاتصالات البصرية.

المكونات الرئيسية للاتصالات الكمومية:

توزيع المفتاح السري الكمومي:

لا يُستخدم توزيع المفاتيح السرية الكمومية لنقل محتوى سري، بل لإنشاء سجل تشفير وتواصله، أي تخصيص المفتاح الخاص لكلا طرفي الاتصال الشخصي، المعروف باسم اتصالات التشفير الكمومي.
في عام ١٩٨٤، اقترح بينيت من الولايات المتحدة الأمريكية وبراسارت من كندا بروتوكول BB84، الذي يستخدم البتات الكمومية كحاملات معلومات لتشفير الحالات الكمومية باستخدام خصائص استقطاب الضوء لتحقيق توليد وتوزيع آمن للمفاتيح السرية. في عام ١٩٩٢، اقترح بينيت بروتوكول B92 القائم على حالتين كموميتين غير متعامدتين بتدفق بسيط وكفاءة نصفية. يعتمد كلا المخططين على مجموعة واحدة أو أكثر من الحالات الكمومية المفردة المتعامدة وغير المتعامدة. وأخيرًا، في عام ١٩٩١، اقترح إيكرت من المملكة المتحدة بروتوكول E91 القائم على حالة التشابك الأقصى لجسيمين، وهي زوج EPR.
في عام ١٩٩٨، اقتُرح مخطط آخر لاتصالات الكم بست حالات لاختيار الاستقطاب على ثلاث قواعد مترافقة، تتكون من أربع حالات استقطاب ودوران يساري ويمين، وذلك في بروتوكول BB84. وقد أثبت بروتوكول BB84 أنه طريقة توزيع حرجة آمنة، لم يُخترق من قِبل أي جهة حتى الآن. يضمن مبدأ عدم اليقين الكمي وعدم الاستنساخ الكمي أمانه المطلق. لذلك، يتمتع بروتوكول EPR بقيمة نظرية جوهرية، إذ يربط الحالة الكمومية المتشابكة باتصالات كمومية آمنة، ويفتح آفاقًا جديدة لاتصالات كمومية آمنة.

النقل الكمي:

إن نظرية النقل الكمي التي اقترحها بينيت وعلماء آخرون في ستة بلدان عام 1993 هي نمط نقل كمي نقي يستخدم قناة حالة التشابك القصوى لجسيمين لنقل حالة كمية غير معروفة، وسوف يصل معدل نجاح النقل الآني إلى 100٪ [2].
في عام ١٩٩، أكملت مجموعة أ. زيلينجر النمساوية أول عملية تحقق تجريبية لمبدأ النقل الآني الكمي في المختبر. في العديد من الأفلام، غالبًا ما تظهر هذه القصة: شخصية غامضة تختفي فجأة في مكان ما، ثم تظهر فجأة في مكانها. ومع ذلك، ولأن النقل الآني الكمي ينتهك مبدأ عدم الاستنساخ الكمي وعدم يقين هايزنبرغ في ميكانيكا الكم، فإنه يُعتبر ضربًا من الخيال العلمي في التواصل الكلاسيكي.
ومع ذلك، يُدخَل مفهوم التشابك الكمي الاستثنائي في الاتصالات الكمومية، الذي يُقسِّم معلومات الحالة الكمومية المجهولة للأصل إلى قسمين: معلومات كمومية ومعلومات كلاسيكية، مما يُحدِث هذه المعجزة المذهلة. المعلومات الكمومية هي المعلومات التي لم تُستخلص في عملية القياس، والمعلومات الكلاسيكية هي القياس الأصلي.

التقدم في الاتصالات الكمومية:

منذ عام ١٩٩٤، دخلت الاتصالات الكمومية تدريجيًا مرحلة التجارب، وتتقدم بخطى ثابتة نحو تحقيق هدفها العملي، الذي يتميز بقيمة تطويرية ممتازة وفوائد اقتصادية. في عام ١٩٩٧، أجرى العالم الصيني الشاب بان جيانوي، والعالم الهولندي بو مايستر، تجربةً وحققا نقلًا عن بُعد لحالات كمية مجهولة.
في أبريل 2004، نجح سورينسن وآخرون في نقل بيانات بطول 1.45 كيلومتر بين البنوك لأول مرة باستخدام توزيع التشابك الكمي، مما ساهم في انتقال الاتصالات الكمومية من المختبر إلى مرحلة التطبيق. في الوقت الحالي، تحظى تقنية الاتصالات الكمومية باهتمام كبير من الحكومات والقطاع الصناعي والأوساط الأكاديمية. كما تعمل بعض الشركات العالمية الشهيرة بنشاط على تطوير تسويق المعلومات الكمومية، مثل شركة الهاتف والتلغراف البريطانية، ومختبرات بيل وآي بي إم وAT&T في الولايات المتحدة، وشركة توشيبا في اليابان، وشركة سيمنز في ألمانيا، وغيرها. علاوة على ذلك، في عام 2008، أنشأ "مشروع تطوير شبكة اتصالات آمنة عالمية قائمة على التشفير الكمي" التابع للاتحاد الأوروبي شبكة عرض وتحقق للاتصالات الآمنة مكونة من 7 عقد.
في عام ٢٠١٠، نشرت مجلة تايم الأمريكية خبرًا هامًا بعنوان "قفزة في علوم الكم الصينية" عن نجاح تجربة النقل الآني الكمي الصينية بمسافة ١٦ كيلومترًا، مشيرةً إلى قدرة الصين على إنشاء شبكة اتصالات كمية بين الأرض والقمر الصناعي [٣]. في عام ٢٠١٠، أنشأ المعهد الوطني لبحوث الاستخبارات والاتصالات في اليابان، بالتعاون مع شركتي ميتسوبيشي إلكتريك وNEC، وشركة ID quantified السويسرية، وشركة توشيبا أوروبا المحدودة، وشركة فيينا النمساوية، شبكة اتصالات كمية حضرية بست عقد "شبكة طوكيو QKD". تركز الشبكة على أحدث نتائج أبحاث المؤسسات البحثية والشركات ذات أعلى مستوى من التطور في تكنولوجيا الاتصالات الكمية في اليابان وأوروبا.

شركة بكين روفيا للإلكترونيات الضوئية المحدودة، الواقعة في منطقة تشونغ قوان تسون، "وادي السيليكون" بالصين، هي شركة تكنولوجية متطورة تُعنى بخدمة مؤسسات البحث العلمي المحلية والأجنبية، ومعاهد البحث، والجامعات، وكوادر البحث العلمي في المؤسسات. تعمل شركتنا بشكل رئيسي في البحث والتطوير المستقل، وتصميم، وتصنيع، وبيع المنتجات الضوئية، وتقدم حلولاً مبتكرة وخدمات احترافية وشخصية للباحثين العلميين والمهندسين الصناعيين. بعد سنوات من الابتكار المستقل، كوّنت الشركة سلسلة غنية ومتكاملة من المنتجات الكهروضوئية، تُستخدم على نطاق واسع في القطاعات البلدية، والعسكرية، والنقل، والطاقة الكهربائية، والتمويل، والتعليم، والطب، وغيرها.

نحن نتطلع للتعاون معكم!