انتقال امن داده های کوانتومی با کمک یک کلید مخفی
به گزارش بیست و یکم، روش های انتشار امن داده ها با استفاده از توزیع کلید کوانتومی به کمک ماهواره ها نویدبخش پیشرفت در ارتباطات کوانتومی از راه دور هستند.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، دانشمندان نه تنها درحال توسعه یک روش امن تر برای انتشار داده ها هستند، بلکه راه هایی را برای دستیابی به این هدف در فواصل طولانی با استفاده از ماهواره ها و اصول مکانیک کوانتومی بررسی می کنند. این شیوه بر توزیع کلید کوانتومی متکی است که به عبارت ساده، یک کلید مخفی مشترک را بین دو طرف بوجود می آورد تا برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام ها استفاده گردد.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، گروهی از محققان «مؤسسه علم و فناوری پیشرفته کره جنوبی»(KAIST) به بررسی این مورد پرداخته اند. آنها در مقاله پژوهش خود نوشتند: توزیع کلید کوانتومی نوعی فناوری است که با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی، توزیع ایمن یک کلید را بین دو کاربر امکانپذیر می سازد و ایمنی را در مقابل استراق سمع تضمین می نماید.
محققان با استفاده از مکانیسم پیچیده نظریه کوانتومی، پارامترهای حیاتی را برای دستگاههای انتقال سیگنال شناسایی نمودند و اطلاعات ارزشمندی را عرضه دادند که می توانند راه را برای پیشرفت های بزرگ در ارتباطات کوانتومی هموار کنند.
توزیع کلید کوانتومی به ذرات کوانتومی مانند فوتون ها برای انتقال ایمن کلیدهای رمزگذاری متکی است. این کلیدها عملاً غیر قابل شکستن هستند، چونکه کوشش برای رهگیری یا استراق سمع، وضعیت آنها را به صورت اجتناب ناپذیری تغییر می دهد. این پدیده بعنوان «اثر مشاهده گر» شناخته می شود که برپایه آن، صرف مشاهده یک سیستم کوانتومی می تواند آنرا مختل کند. هر تغییری فورا قابل تشخیص می باشد و هرگونه نفوذ احتمالی را آشکار می کند.
باآنکه توزیع کلید کوانتومی، مزایای امنیتی قابل توجهی را عرضه می دهد، اما بدون محدودیت نیست. یک چالش مهم، انتقال فوتون ها در فواصل طولانی است که هم اکنون باید از راه فیبرهای نوری صورت گیرد. فوتون ها فقط قبل از جذب یا پراکنده شدن می توانند تا این حد دور بروند. در نتیجه، سیستم های توزیع کلید کوانتومی مبتنی به کاربردهای منطقه ای با برد نسبتا کوتاه محدود می شوند.
محققان برای غلبه بر این محدودیت ها، توجه خویش را در این پژوهش به ماهواره ها معطوف کرده اند. بر خلاف فیبرهای نوری، فوتون ها می توانند از خلأ فضا به ایستگاههای زمینی بروند تا گیرنده های روی زمین آنها را اندازه گیری کنند. این کار با حداقل تلفات صورت می گیرد و امکان دستیابی به ارتباطات کوانتومی ایمن را در سرتاسر قاره ها فراهم می آورد.
فوتون های درهم تنیده، گروه خاصی از ذرات کوانتومی هستند و توزیع کلید کوانتومی مبتنی بر ماهواره را نوید می دهند. این ذرات طوری با یدگیر مرتبط هستند که بدون توجه به فاصله آنها، وضعیت یکی فورا وضعیت دیگری را تعیین می کند. این خصوصیت به آنها امکان می دهد تا بعنوان حامل های قابل اعتماد برای کلیدهای رمزگذاری عمل کنند. هنگامی که دو فوتون درهم تنیده از یک ماهواره به دو مکان جداگانه روی زمین فرستاده می شوند، طرف های ارتباطی می توانند حالت های کوانتومی فوتون ها را بررسی نمایند و یک کلید را به صورت ایمن به اشتراک گذارند.
با این حال، دستیابی به توزیع کلید کوانتومی مؤثر با فوتون های درهم تنیده در فضا، چالش های گوناگونی را بهمراه دارد. تولید فوتون های درهم تنیده در مقادیر کافی به خودی خود دشوار است و تجهیزات مورد نیاز باید فشرده، کم مصرف و به اندازه کافی بادوام باشند تا در شرایط ناملایم فضا مقاومت کنند.
با این حال، یک عمل متعادل کننده بین روشنایی و دقت وجود دارد. یک ساطع کننده فوتون با روشنایی بالا امکان دارد تعداد زیادی فوتون را در یک پالس تولید نماید، اما این کار می تواند به شکل گیری چندین فوتون منجر شود که اطلاعات مشابهی را انتقال می دهند. در چنین مواردی، رهگیری و تحلیل فوتون ها بدون تغییر وضعیت اطلاعات دریافتی توسط طرفین برای یک استراق سمع آسان تر می شود.
محققان با آغاز انتشار فوتون های درهم تنیده، چگونگی حرکت آنها را در فضا، تعامل با جو و در نهایت رسیدن به آشکارسازهای روی زمین ارزیابی کردند. این ارزیابی شامل بررسی بسیاری از متغیرها شامل شدت نور، جهت یابی آشکارسازها و فاصله بین ماهواره و ایستگاههای زمینی بود. حرکت ثابت ماهواره هم به پیچیدگی کار می افزاید، چونکه فاصله بین تابش گر فوتون و آشکارسازها را در لحظه تغییر می دهد و بر کیفیت سیگنال تاثیر می گذارد.
محققان در مقاله پژوهش خود نوشتند: در این مقاله یک مدل تحلیل کلی را عرضه می نماییم که در آن دو طرف دریافت کننده جفت های درهم تنیده فوتون، در زاویه متفاوتی هستند.
یافته های این پژوهش یک پایه قوی را برای پیشرفت سیستم های توزیع کلید کوانتومی عرضه می دهند. گامهای بعدی شامل رسیدگی به موانع فنی و تلاش در جهت تجاری سازی سیستم های توزیع کلید کوانتومی خواهند بود.
این پژوهش در مجله «Advanced Quantum Technologies» به چاپ رسید.
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب