نجح بحث إسرائيلي بقيادة الدكتور يارون برومبرج من معهد الفيزياء في الجامعة العبرية لأول مرة في نقل جزيئات الضوء الفردية والمتشابكة بطريقة مركزة عبر وسط مشتت * وتعد التجربة خطوة هامة أخرى نحو تطوير قمر صناعي إسرائيلي سيكون قادرا على تشفير المعلومات الأمنية بطريقة لا يمكن اختراقها.
وما المعالجات وأجهزة الاستشعار والشاشات والأجهزة الطبية إلا قائمة جزئية من الثورة التكنولوجية الأولى التي بدأت بفضل الاكتشافات العلمية حول عالم الكم. في السنوات الأخيرة، يستفيد الباحثون من الظواهر الغريبة لميكانيكا الكم لإحداث موجة ثانية من الثورة التكنولوجية التي ستدفع العصر الحديث إلى عوالم جديدة. تستخدم إحدى التقنيات الشهيرة ظاهرة "التشابك" بين الجسيمات، والتي تربط ("تتشابك") بين الجسيمات بطريقة لا تعتمد على المسافة، لإنشاء وسائل الاتصال الأكثر تشفيرًا وأمانًا والمعروفة باسم "التشفير الكمي". .
آخر عرض مهم لفعالية التشفير الكمي تم تقديمه من قبل الباحثين الصينيين الذين نقلوا رمزًا مشفرًا من قمر صناعي في الفضاء إلى الأرض باستخدام جزيئات الضوء المتشابكة. وعلى الرغم من الإنجاز المثير للإعجاب، فإن معدل توليد المفاتيح الذي تم تحقيقه باستخدام هذه التكنولوجيا كان بطيئا نسبيا (تم نقل بت واحد من المعلومات في 8 ثوان)، لأن معظم الجزيئات فقدت في طريقها من القمر الصناعي إلى المحطة الأرضية. ومنذ ذلك الحين، يبحث الباحثون في جميع أنحاء العالم عن طريقة يمكنها نقل مفاتيح التشفير بواسطة عدد واحد من جزيئات الضوء في الهواء وعدم فقدانها في طريقها إلى جهاز الكشف. ولأول مرة، قام فريق البحث بقيادة الدكتور يارون برومبرج والطالبة عاهد ليف بتطوير طريقة تقضي على تشتت الإشارة من الهواء وتنقل جزيئات الضوء الفردية بطريقة مركزة إلى الكاشف. تم نشر الإنجاز في مجلة مرموقة علم السلف.
"حتى الآن، الطريقة الأكثر فعالية لنقل جزيئات الضوء الفردية هي من خلال الألياف الضوئية، ولكن حتى هذه الطريقة محدودة بالمسافة،" أوضح الدكتور برومبيرج، وتابع، "في البنية التحتية المحلية، يتم تركيب مكبر للصوت كل بضع مئات من الكيلومترات الذي يقوي الإشارة في الألياف بعد الاضمحلال الطبيعي. على عكس الإشارات الضوئية العادية، لا يمكن تضخيم الإشارة الناتجة عن الجسيمات المتشابكة، وبالتالي يكون لها حد أقوى للمسافة. حاولنا في البحث حل مشكلة كيفية تحسين مرور الإشارة في الهواء، أي بطريقة لا تعتمد على البنى التحتية المدمجة وبطريقة تجعل من الممكن إرسالها إرسال الإشارة إلى مسافات أكبر من تلك التي تحددها الألياف الضوئية، وذلك من خلال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. إن التكنولوجيا التي طورناها تتفوق على تلك الموجودة في السوق لأنه من الناحية النظرية يمكننا نقل الإشارة إلى مسافة أبعد من الألياف الضوئية ولأن التكنولوجيا تسمح بنقل الإشارات المشفرة من مجموعة واسعة من البروتوكولات."
وأضاف الدكتور برومبيرج: "لقد واجهت العديد من التحديات في بناء النظام التجريبي، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن ظاهرة التشابك هي ظاهرة دقيقة وحساسة جدًا للتغيرات البيئية. التحدي الثاني هو إرسال الإشارة من بؤرة في الغلاف الجوي. الجو عبارة عن نظام فوضوي للغاية ومتغير باستمرار. يؤدي اضطراب الهواء إلى تشتيت أشعة الضوء ويجعل النقل المركّز صعبًا. الطريقة التي طورناها تجعل من الممكن التغلب على الصعوبة بمساعدة المراقبة في الوقت الفعلي للطريقة التي ينتشر بها الضوء. بمجرد الحصول على صورة التشتت، يمكننا إنشاء جسيمات متداخلة منتشرة "في الاتجاه المعاكس" للتشتت الناتج عن الهواء بحيث يلغي الهواء التشتت الأولي ويرسل الإشارة المركزة إلى الكاشف.
وتعد التجربة خطوة مهمة أخرى نحو تطوير قمر صناعي إسرائيلي قادر على تشفير المعلومات الأمنية بطريقة لا يمكن اختراقها. "تمتلك الجامعة العبرية أكبر مجتمع من الباحثين في مجال تقنيات الكم، وبفضل مزيج من الباحثين من الفيزياء والهندسة وعلوم الكمبيوتر، يتم إجراء تطورات فريدة في الحرم الجامعي أ. مكتبة في جفعات رام". يتحدث الدكتور برومبرغ بحماس عن الاستخدامات التكنولوجية لأحدث أبحاثه: "بفضل هذا الاكتشاف، سنكون قادرين في المستقبل على بناء قمر صناعي مشفر ونرث دولة إسرائيل مع التشفير الكمي للاحتياجات الأمنية والتجارية".
يتم تمويل البحث من قبل مؤسسة زوكرمان.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
