كتب – رامز يوسف:
نجح علماء من جنوب أفريقيا والصين في إنشاء أطول وصلة كمومية عابرة للقارات، تمتد لمسافة 12900 كيلومتر. أقيم هذا الاتصال فائق الأمان باستخدام القمر الصناعي الكمومي الصيني جينان-1، الذي يدور في مدار أرضي منخفض. ويمثل هذا الإنجاز أيضًا سابقة تاريخية: إنشاء وصلة اتصالات كمومية عبر الأقمار الصناعية في نصف الكرة الجنوبي.
في العرض التوضيحي، استخدم الباحثون تقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) لتوليد مفاتيح تشفير آنية. ثم استُخدمت هذه المفاتيح لنقل الصور بأمان بين المحطات الأرضية في الصين وجنوب إفريقيا باستخدام تشفير لوحة الاستخدام الواحدة، وهي طريقة تُعتبر غير قابلة للاختراق نظريًا. يُعد هذا الإنجاز ثمرة تعاون بين جامعة ستيلينبوش في جنوب إفريقيا وجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين، ونُشرت النتائج في 19 مارس في مجلة Nature.
مكّنت الظروف الجوية المواتية في ستيلينبوش، وخاصةً سمائها الصافية وانخفاض نسبة الرطوبة، المحطة الأرضية من تحقيق معدل توليد مفاتيح مذهل بلغ 1.07 مليون بت آمن خلال مرور قمر صناعي واحد.
تستفيد الاتصالات الكمومية من المبادئ الأساسية لميكانيكا الكم، ما يضمن نقلًا عالي الأمان للمعلومات. توزيع المفاتيح الكمومية، وهو مكون بالغ الأهمية، يستخدم فوتونات مفردة لتشفير ونقل مفاتيح آمنة. ونظرًا لاستحالة اعتراض الفوتونات المفردة أو نسخها أو قياسها دون تغيير حالاتها الكمومية، توفر هذه التقنية أمانًا لا مثيل له، حتى في مواجهة الخصوم الأقوياء.
تتصدر الصين حاليًا طليعة تكنولوجيا الاتصالات الكمومية، بقيادة عالم الفيزياء الكمومية الشهير البروفيسور جيان وي بان. تشمل البنية التحتية الكمومية الشاملة في البلاد شبكة كمومية أرضية قائمة على الألياف الضوئية بطول 2000 كيلومتر، تربط 32 عقدة موثوقة عبر المدن الكبرى، من بكين إلى شنجهاي. كان للبروفيسور خوان ين دورٌ أساسي في تطوير أول قمر صناعي كمي صيني، ميسيوس، الذي سبق أن أظهر روابط كمومية رائدة عبر الأقمار الصناعية، بما في ذلك وصلة عابرة للقارات بطول 7600 كيلومتر بين الصين والنمسا في عام 2017.
ترأس فريق البحث الجنوب أفريقي في قسم الفيزياء بجامعة ستيلينبوش الدكتورة ياسيرا إسماعيل، الباحثة التجريبية الرئيسية المسؤولة عن نجاح إنشاء وصلة الأقمار الصناعية الكمومية. وكان البروفيسور فرانشيسكو بيتروتشيوني، أستاذ الحوسبة الكمومية في كلية علوم البيانات والتفكير الحسابي ومدير المعهد الوطني للعلوم النظرية والحاسوبية (NITheCS) بجامعة ستيلينبوش، رائدًا في مجال الاتصالات الكمومية في جنوب أفريقيا، لا سيما تطويره إحدى أولى شبكات الاتصالات الكمومية بالألياف الضوئية في العالم في ديربان. ويدعم هذا الإنجاز البارز أيضًا الإطلاق المرتقب لمركز ستيلينبوش لعلوم وتكنولوجيا الكم، الذي يهدف إلى تعزيز الدور الريادي لجنوب أفريقيا في مجال البحث والابتكار الكمومي.
المصدر: Scitechdaily
اقرأ أيضا:
