يمهد القمر الصناعي الصغير الطريق للاتصالات الكمية في جميع أنحاء العالم

يمهد القمر الصناعي الصغير الطريق للاتصالات الكمية في جميع أنحاء العالم

حقق باحثون رقما قياسيا في مجال الاتصالات الكمومية عن طريق إرسال مفتاح تشفير سري لمسافة تقارب 13 ألف كيلومتر من الصين إلى جنوب أفريقيا. وتم استخدام "قمر صناعي صغير" فعال من حيث التكلفة وخفيف الوزن.

كان القمر الصناعي قادرًا على إرسال نبضات ضوئية ذات حالات كمومية خاصة من أحد الأسطح في بكين إلى آخر في جامعة ستيلينبوش بالقرب من كيب تاون. تشكلت هذه النبضات مفتاح الكم الذي تم استخدامه لتشفير صورتين - أحد سور الصين العظيم وواحد يظهر جزءًا من حرم ستيلينبوش الجامعي. يعد هذا الإنجاز، وهو نوع من التشفير يُعرف باسم توزيع المفتاح الكمي (QKD)، خطوة نحو القدرة على إرسال رسائل فائقة الأمان بين أي مكان، حتى بعيدًا جدًا. تم وصفه في 19 مارس في مجلة Nature 1.

والقمر الصناعي، المسمى جينان-1، أخف بعشر مرات وأرخص بـ 45 مرة وأكثر كفاءة بكثير من سابقه. Micius، الذي تم إطلاقه عام 2016 يقول جيان وي بان، عالِم فيزياء الكم بجامعة العلوم والتكنولوجيا في هيفي بالصين، والذي قاد المشروع.

قام فريق بان أيضًا بتخفيض وزن جهاز استقبال المحطة الأرضية من 13000 كجم إلى 100 كجم محمول. ويقول: "نريد تطوير التكنولوجيا من إثبات المبدأ إلى تطبيق عملي ومفيد حقًا". ويضيف بان أن فريقه يعمل مع شركة الاتصالات الصينية تشاينا تيليكوم، ومقرها بكين، لإطلاق أربعة أقمار صناعية صغيرة أخرى في عام 2026 للتطبيقات التجارية.

يقول ألكسندر لينج، عالم فيزياء الكم في جامعة سنغافورة الوطنية: "يعد هذا معلمًا آخر في تطوير شبكة QKD العالمية". يمثل القمر الصناعي "تقدمًا كبيرًا" في التطبيق في الوقت الفعلي لهذا النوع من التشفير، كما تضيف كاتانيا كونتز، عالمة فيزياء الكم والمؤسس المشارك لشركة Qubo Consulting، وهي شركة مقرها كالجاري بكندا تساعد الشركات الأخرى على تنفيذ التقنيات الكمومية.

رموز غير قابلة للكسر

يعتقد الفيزيائيون أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المستقبل يمكن كسر العديد من أنواع التشفير لكن تقنيات مثل QKD توفر "ضمانًا قويًا للغاية بأن الكمبيوتر الكمي المستقبلي لن يتمكن من قراءة الاتصالات السرية"، كما يقول لينج.

يتم استخدام QKD بالفعل من قبل البنوك والحكومات لنقل المفاتيح عبر خطوط الألياف الضوئية. ومع ذلك، تمتص هذه الكابلات الفوتونات، مما يحد من المسافة التي يمكن أن تنتقل بها الإشارة. ونظرًا لأن الضوء يتم امتصاصه في الهواء بشكل أبطأ بكثير منه في كابل الألياف الضوئية، فيمكن للأقمار الصناعية أن تعمل كمرحلات لنقل المفاتيح السرية في أي مكان تقريبًا على الأرض.

يعتمد التشفير الكمي على فكرة أن طرفين يشتركان في مفتاح سري لتشفير الرسالة بحيث لا يتمكن أحد سواهما من فك تشفيرها.

تضمنت تجربة بان إرسال نبضات من الضوء، كل منها في "تراكب" حيث توجد في حالتين كميتين في وقت واحد، تمثل إما 1 أو 0. ومن خلال مقارنة الإعدادات التي يستخدمها المرسل مع تلك التي يستخدمها المستقبل لقياس النبضات، يمكن للطرفين تحديد مجموعة مختارة من 1 أو 0s لاستخدامها كمفتاح آمن. عندما يحاول أحد المتنصتين اعتراض الرسالة، فإنه يعطل الحالات الكمومية وينتج ضوضاء، مما يشير إلى اختراق المفتاح.

1. لي، Y. وآخرون. طبيعة https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z (2025).

   شرط
   جوجل الباحث العلمي

تحميل المراجع