العلماء الروس يخترعون شبكة اتصال كمي بتشفير مزدوج

أطلق العلماء في مركز الكم الروسي أول شبكة متعددة المحطات في البلاد تستخدم طريقتين لتشفير المعلومات عند إرسال البيانات.

وقال الباحث في المركز، أليكسي فيودوروف، إنه "تم تجربة وسائل الحماية باستخدام تكنولوجيا الكم بشكل جيد في ظروف المختبر، لكن عند نقلها إلى البنية التحتية للاتصالات، تنشأ العديد من المشاكل، وعلى وجه الخصوص عند استخدام خطوط الاتصال في المدينة. واستطعنا أن نحل إحداها بنجاح، وهي استخدام طريقتين للتشفير داخل شبكة كم واحدة".

يذكر أن ظاهرة تشابك الكم تشكل أساسا لتكنولوجيا الكم الحديثة. وتلعب تلك الظاهرة دورا هاما في أنظمة حماية اتصال الكم، إذ أنها تستبعد تماما إمكانية التنصت، علما بأن قوانين ميكانيكا الكم تحظر استنساخ حالات جسيمات الضوء.

وتطورت أنظمة اتصال الكم حاليا على نطاق واسع في كل من أوروبا والصين والولايات المتحدة.

وبدأت تظهر الشبكات من هذا النوع في روسيا منذ 3 أعوام، حيث تم مد أول خط كمي للاتصال العام 2014، في جامعة تكنولوجيا المعلومات في بطرسبورغ. وقام العلماء آنذاك بالجمع بين بنايتين في الجامعة عبر كابل ألياف بصرية تحت الأرض، وكان مركز الكم الروسي قد أعلن عام 2016 عن مد أول خط كمي للاتصال في المدينة يجمع بين فرعين لأحد المصارف.

وأعلن المركز الآن عن مد شبكة كم ثلاثية المحطات، تتألف من قناتي كم مرتبطتين ببعضهما بواسطة مكرر موثوق به، إذ يمكن إنشاء اتصال الكم المحمي بين محطتين فقط. وفي حال تعقيد الشبكة فلا بد من نصب مكررات اتصال تستخدم فيها الطرق الكلاسيكية لمعالجة البيانات، الأمر الذي يخلق فجوة في أمن الاتصال.

وحل علماء الفيزياء في مركز الكم الروسي تلك المشكلة عن طريق وصل كل زوج من المحطات ببعضهما باستخدام وسيط قادرعلى إنتاج الإشارات واستقبالها.

وقد تم مد قناتين كميتين داخل شبكات كوابل الألياف البصرية العادية في موسكو، وبلغ طول إحداهما 30 كيلومترا، وطول الأخرى 15 كيلومترا. حيث تم تشفير البيانات في الأولى عن طريق استقطاب الفوتونات، أما في الثانية فتم التشفير بطور عكسي.

وبلغت سرعة إنتاج مفتاح التشفير في القناة الأولى 0.02 كيلوبيت في الثانية. فيما بلغت تلك السرعة في القناة الثانية 0.1 كيلوبيت في الثانية.

وقال الباحث فيودوروف إن التجارب القادمة قد تشهد زيادة سرعة إنتاج مفتاح التشفير، وأضاف أن استخدام طريقتين للتشفير داخل شبكة، يسمح باستخدام حلول ومنصات موجودة من أجل معالجة البيانات، الأمر الذي يسمح للمصارف وغيرها من الجهات المستخدمة لقنوات الاتصال الكمية باستخدام البنية التحتية القائمة للاتصالات دون الحاجة إلى تصميم منتجات جديدة.