مقالة: باحثون صينيون يطورون نظاما للاتصال الكمي المباشر

بكين 24 فبراير 2025 (شينخوا) طرح فريق من الباحثين الصينيين نظرية للاتصال الكمي المباشر أحادي الاتجاه ونجحوا في تطوير نظام عملي، مما أدى إلى تطوير الاتصال الكمي المباشر من كونه مفهوما إلى مرحلة التطبيق العملي.

ووفقا لدراسة نشرت مؤخرا في مجلة "تقدمات العلوم"، سجل باحثون من أكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمومية وجامعة تسينغهوا وجامعة شمال الصين للتكنولوجيا رقما قياسيا في اختبار اتصالات الألياف الضوئية القياسي بمسافة إرسال بلغت 104.8 كم. وحققوا انتقالا مستقرا بمعدل 2.38 كيلوبت في الثانية لمدة 168 ساعة متتالية.

وتم اقتراح الاتصال الكمي المباشر سابقا من قبل فريق بقيادة لونغ قوي لو من جامعة تسينغهوا، أحد المؤلفين المراسلين لورقة الدراسة. ويتيح الاتصال الكمي المباشر الاتصال الآمن من خلال استخدام الحالات الكمومية والسمات المميزة مثل اكتشاف التنصت ومنعه، والتوافق مع الشبكات الحالية، وعمليات الإدارة المبسطة، والإرسال السري.

ويتمثل التحدي الأساسي في هذا المجال في تحقيق اتصال آمن وموثوق باستخدام حالات كمومية ذات طاقة منخفضة للغاية. وهذه الحالات شديدة التأثر بالتداخل في القنوات الكمومية التي تتسم بالضوضاء عالية والفقدان الكبير وخطر التنصت.

واستخدمت الأبحاث السابقة بروتوكولات ثنائية الاتجاه، حيث كان على كلا الطرفين المتصلين نقل الحالات الكمومية ذهابا وإيابا. وأدى ذلك إلى فقدان كبير للنظام وتحسين محدود للغاية في أداء الاتصال.

ويتذكر لونغ: "في عام 2022، سجلنا رقما قياسيا عالميا للاتصال الكمي المباشر لأكثر من 100 كيلومتر، لكن المعدل كان 0.5 بت فقط في الثانية، مما سمح بنقل الرسائل ذات الأحرف القليلة جدا".

وأوضح أن الإرسال أحادي الاتجاه يمكن أن يخفض مسافة نقل الحالة الكمومية إلى النصف، مما يقلل بشكل كبير من الفقدان، وهو المفتاح لتحسين أداء الاتصال الكمي المباشر.

وطور الباحثون ترميز القنوات عالية الضوضاء وعالية الفقدان وتقنيات رئيسية أخرى لاقتراح طريقة نظرية للاتصال الكمي المباشر أحادي الاتجاه. وقد حلوا التحديات التقنية وأكملوا تطوير محطة الاتصالات.

وزاد معدل اتصال النظام الجديد بمقدار 4760 ضعفا مقارنة بالمعدل الذي تم تطويره في عام 2022، مما يعزز بشكل كبير أداء الاتصال الكمي المباشر.

وبحسب لونغ، فإنه من المتوقع أن يتم تطبيق أنظمة الاتصالات الكمومية المباشرة على نطاق واسع في المجالات ذات المتطلبات العالية للغاية لأمن المعلومات، مثل الشؤون الحكومية والتمويل.

وهناك نوعان رئيسيان من الاتصالات الكمومية الآمنة. أحدهما هو توزيع المفاتيح الكمومية، والذي يستخدم الحالات الكمومية لتوليد مفاتيح أثناء نقل المعلومات المشفرة من خلال الاتصال الكلاسيكي. وميزته هي معدل الإرسال العالي.

والآخر هو الاتصال الكمي المباشر، الذي ينقل المعلومات مباشرة باستخدام الحالات الكمومية. وفي حالة التنصت، يمكن للحالات الكمومية القيام بالتدمير الذاتي لضمان أمن المعلومات.