به گزارش مدیاتی:دانشمندان در تازهترین گام به سوی تحقق اینترنت کوانتومی، موفق شدهاند کلیدهای رمزنگاری کوانتومی را در مسافتی ۱۲۰ کیلومتری با موفقیت ارسال کنند؛ دستاوردی که میتواند فصل تازهای در امنیت ارتباطات دیجیتال رقم بزند. این پیشرفت بر پایه فناوری «توزیع کلید کوانتومی» (QKD) انجام شده است؛ روشی که با بهرهگیری از اصول مکانیک کوانتومی، هرگونه شنود یا دستکاری در مسیر انتقال داده را بلافاصله آشکار میکند و عملاً امکان هک نامحسوس را از بین میبرد.
شکستن مرزها در امنیت شبکه؛ انتقال کلیدهای کوانتومی در مسافت ۱۲۰ کیلومتری
محققان آلمانی و چینی با بهرهگیری از فناوری «نقاط کوانتومی» موفق شدند کلیدهای رمزنگاری فوقامن را در فواصل طولانی منتقل کنند. بهطور دقیقتر، آنها سامانهای برای «توزیع کلید کوانتومی» (QKD) طراحی کردهاند که میتواند سیگنالهای ایمن را با پایداری چشمگیر در بستر فیبر نوری و در مسافتی بیش از ۱۲۰ کیلومتر انتقال دهد. این پیشرفت، یکی از مهمترین موانع توسعه اینترنت کوانتومی یعنی حفظ پایداری ارتباط در مسافتهای طولانی را تا حد زیادی برطرف میکند.
تحقق انتقال پایدار کلیدهای کوانتومی در چنین فاصلهای، گامی مهم در مسیر ایجاد شبکههای ارتباطی فوقامن به شمار میرود؛ شبکههایی که میتوانند زیرساختهای حیاتی مانند بانکداری، مراکز دولتی و سامانههای دفاعی را در برابر تهدیدهای سایبری آینده—even رایانههای کوانتومی قدرتمند—ایمن نگه دارند. این موفقیت نشان میدهد که اینترنت کوانتومی دیگر یک مفهوم صرفاً نظری نیست، بلکه بهتدریج در حال نزدیک شدن به کاربردهای عملی است.
هسته اصلی این فناوری تازه، استفاده از قطعاتی بسیار کوچک به نام «نقاط کوانتومی نیمهرسانا» است. این نقاط را میتوان به منبعهای نوری بسیار دقیقی تشبیه کرد که قادرند فوتونها را بهصورت تکی و کنترلشده تولید کنند. اهمیت این ویژگی در آن است که کنترل دقیق فوتونهای منفرد، امکان تولید سریعتر و مطمئنتر کلیدهای رمزنگاری امن را فراهم میکند. افزون بر این، چنین قطعاتی میتوانند پایهای اساسی برای توسعه «تکرارکنندههای کوانتومی» باشند؛ تجهیزاتی که در آینده نقشی مشابه تقویتکنندهها و مودمهای اینترنت امروزی ایفا خواهند کرد و گسترش شبکههای کوانتومی در مقیاس جهانی را ممکن میسازند.
با این حال، انتقال اطلاعات کوانتومی در مسافتهای زیاد با چالشهای جدی همراه است. عواملی مانند لرزشهای محیطی، تغییرات دما و حتی جابهجاییهای بسیار جزئی در کابلهای فیبر نوری میتوانند باعث اختلال در پیامهای کوانتومی شوند. پژوهشگران برای غلبه بر این مشکل، از روشی به نام «کدگذاری بازهزمانی» استفاده کردند. در این شیوه، اطلاعات بهجای ذخیرهشدن در ویژگیهای حساس فیزیکی فوتون، در زمان دقیق رسیدن آنها به مقصد رمزگذاری میشود؛ روشی که مقاومت بیشتری در برابر ناپایداریهای محیطی دارد.
در این آزمایش، پژوهشگران از دستگاهی موسوم به «کدگذار بازهزمانی خودپایدار» برای تولید حالتهای مختلف کیوبیت استفاده کردند. نور تولیدشده نیز در باند C، یعنی یکی از محدودههای استاندارد مخابراتی، وارد فیبر نوری شد. پس از پیمودن مسیر ۱۲۰ کیلومتری، پیامها در مقصد توسط گیرندهای مبتنی بر تداخلسنج شناسایی و رمزگشایی شدند. برخلاف سامانههای پیشین که نیازمند تنظیم مداوم توسط اپراتور بودند، این سیستم به لطف پایداری بالای تداخلسنج خود توانست بیش از ۶ ساعت بدون دخالت انسانی و بهصورت کاملاً خودکار به کار ادامه دهد.
نتایج این آزمایش قابلتوجه بود. با وجود فاصله طولانی انتقال، میانگین نرخ خطای بیت کوانتومی کمتر از ۱۱ درصد باقی ماند. این سامانه همچنین توانست در هر ثانیه حدود ۱۵ بیت کلید امن تولید کند. هرچند این عدد در نگاه نخست اندک به نظر میرسد، اما برای رمزگذاری کامل پیامهای متنی با سطح امنیتی بالا، از جمله در کاربردهای بانکی و نظامی، کاملاً کافی و عملیاتی است.
دانشمندان معتقدند با استفاده از پدیدهای موسوم به «تقویت پورسل» که به افزایش شدت و درخشندگی فوتونها کمک میکند، میتوان در آینده این نوع ارتباطات را در مقیاس بینشهری نیز گسترش داد. در مجموع، این دستاورد نشان میدهد که فناوری ارتباطات کوانتومی بهتدریج از مرحله آزمایشگاهی عبور میکند و به سمت کاربردهای واقعی حرکت میکند؛ مسیری که در نهایت میتواند به شکلگیری شبکهای ارتباطی منجر شود که نفوذ به آن برای هکرها تقریباً ناممکن باشد.
