خدعة ضوئية عمرها 200 عام تعيد تشكيل التشفير الكمي

نجح العلماء في تطوير طريقة جديدة للاتصال الآمن تعتمد على مبدأ بصري قديم يعود إلى القرن التاسع عشر، مما قد يجعل التشفير الكمي أكثر كفاءة وأقل تعقيدا من أي وقت مضى.

يعتمد التشفير الكمي عادة على استخدام فوتونات مفردة لنقل مفاتيح التشفير، حيث يتم ترميز المعلومات في حالتين فقط فيما يعرف بالكيوبت، لكن هذا الأسلوب محدود من حيث كمية المعلومات التي يمكن نقلها في كل مرة.

في هذا العمل الجديد استخدم الباحثون ما يعرف بالترميز متعدد الأبعاد، حيث يمكن للفوتون الواحد أن يحمل أكثر من حالتين، مما يسمح بزيادة كمية البيانات المنقولة بشكل كبير دون الحاجة إلى زيادة عدد الفوتونات.

الأساس الذي اعتمد عليه هذا الابتكار هو تأثير تالبوت، وهو ظاهرة بصرية تظهر كيف يمكن لنمط ضوئي أن يعيد تشكيل نفسه بشكل دوري أثناء انتقاله، وقد تمكن الباحثون من تطبيق هذا التأثير ليس فقط في المكان بل في الزمن أيضا باستخدام نبضات ضوئية تمر عبر ألياف بصرية.

من خلال هذه التقنية تصبح النبضات الضوئية قادرة على التداخل وإعادة بناء نفسها بطرق محددة، مما يسمح بتمييز حالات كمومية متعددة بدقة عالية.

أحد أهم مزايا هذا النظام أنه بسيط نسبيا من حيث التصميم، إذ يمكن بناؤه باستخدام مكونات متوفرة تجاريا، كما أنه يحتاج إلى كاشف فوتونات واحد فقط، بدلا من الأنظمة المعقدة التي تتطلب عدة أجهزة متداخلة ومعايرة دقيقة.

هذا التبسيط يقلل التكلفة ويزيد من استقرار النظام، مما يجعله أكثر قابلية للتطبيق العملي في شبكات الاتصالات الحالية، وقد تم بالفعل اختباره على شبكات ألياف بصرية حقيقية داخل مدينة وارسو.

كما أظهرت النتائج أن هذه الطريقة تحقق كفاءة أعلى في نقل المعلومات مقارنة بالأساليب التقليدية، رغم وجود بعض التحديات مثل معدلات الخطأ، والتي يمكن التعامل معها ضمن أنظمة التشفير الكمي.

هذا التطور يمثل خطوة مهمة نحو أنظمة اتصال أكثر أمانا، حيث يصعب اختراق التشفير الكمي نظريا، ويعزز إمكانية استخدامه في تطبيقات واسعة مثل حماية البيانات الحساسة والبنية التحتية الرقمية.