كيف يمكننا ضمان أن البيانات المرسلة عبر الإنترنت لا يمكن الوصول إليها إلا من قبل المتلقي المقصود؟ حاليًا، يتم تأمين بياناتنا باستخدام طرق التشفير استنادًا إلى فرضية أن تحليل الأعداد الكبيرة إلى عواملها يعد مهمة معقدة.
ومع ذلك، مع تقدم الحوسبة الكمومية، قد تصبح تقنيات التشفير هذه ضعيفة وربما غير فعالة في المستقبل، حسبما يذكر موقع scitechdaily.
التشفير عن طريق القوانين الفيزيائية
ويعمل توبياس فوجل، أستاذ هندسة أنظمة الاتصالات الكمومية، على عملية تشفير تعتمد على مبادئ الفيزياء، يقول: “سوف يعتمد الأمن على المعلومات التي يتم تشفيرها في جزيئات ضوئية فردية ثم يتم نقلها. ولا تسمح قوانين الفيزياء باستخراج هذه المعلومات أو نسخها”.
يضيف: “عندما يتم اعتراض المعلومات، تغير جزيئات الضوء خصائصها، نظرًا لأننا نستطيع قياس هذه التغيرات في الحالة، فإن أي محاولة لاعتراض البيانات المرسلة سيتم التعرف عليها على الفور، بغض النظر عن التقدم التكنولوجي المستقبلي”.
نقل البيانات عبر مسافات طويلة
ويكمن التحدي الكبير فيما يسمى بالتشفير الكمي في نقل البيانات عبر مسافات طويلة. في الاتصالات الكلاسيكية، يتم تشفير المعلومات في العديد من جزيئات الضوء ويتم نقلها عبر الألياف الضوئية.
ومع ذلك، لا يمكن نسخ المعلومات الموجودة في جسيم واحد. ونتيجة لذلك، لا يمكن تضخيم الإشارة الضوئية بشكل متكرر، كما هو الحال مع عمليات نقل الألياف الضوئية الحالية. وهذا يحد من مسافة إرسال المعلومات إلى بضع مئات من الكيلومترات.
ولإرسال المعلومات إلى مدن أو قارات أخرى، سيتم استخدام بنية الغلاف الجوي. على ارتفاعات أعلى من حوالي 10 كيلومترات، يكون الغلاف الجوي رقيقًا جدًا بحيث لا يتبدد الضوء ولا يمتص. وهذا سيجعل من الممكن استخدام الأقمار الصناعية لتوسيع الاتصالات الكمومية لمسافات أطول.
الأقمار الصناعية للاتصالات الكمومية
كجزء من مهمة QUICK³، يقوم توبياس فوجل وفريقه بتطوير نظام كامل، بما في ذلك جميع المكونات اللازمة لبناء قمر صناعي للاتصالات الكمومية. في الخطوة الأولى، قام الفريق باختبار كل مكون من مكونات القمر الصناعي. وستكون الخطوة التالية هي تجربة النظام بأكمله في الفضاء.
وسيقوم الباحثون بالتحقيق فيما إذا كانت التكنولوجيا قادرة على تحمل ظروف الفضاء الخارجي وكيفية تفاعل مكونات النظام الفردية. ومن المقرر إطلاق القمر الصناعي في عام 2025. ولكن لإنشاء شبكة شاملة للاتصالات الكمومية، ستكون هناك حاجة إلى مئات أو ربما الآلاف من الأقمار الصناعية.
شبكة هجينة للتشفير
ولا يتطلب هذا المفهوم بالضرورة نقل جميع المعلومات باستخدام هذه الطريقة، وهي طريقة معقدة للغاية ومكلفة. من المتصور أنه يمكن تنفيذ شبكة هجينة يمكن من خلالها تشفير البيانات إما ماديًا أو رياضيًا. تعمل أنتونيا واشتر-زيه، أستاذة التشفير، على تطوير خوارزميات معقدة بدرجة كافية بحيث لا تستطيع حتى أجهزة الكمبيوتر الكمومية حلها.
وفي المستقبل، سيظل تشفير معظم المعلومات باستخدام الخوارزميات الرياضية كافيًا. سيكون التشفير الكمي خيارًا فقط للمستندات التي تتطلب حماية خاصة، على سبيل المثال في الاتصالات بين البنوك.
اقرأ أيضاً:
