Reading Time: 2 minutes

أنشأ باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية أول شبكة اتصالات كمومية متكاملة في العالم؛ تجمع بين أكثر من 700 من الألياف البصرية على الأرض، مع رابطَين متصلين بالأقمار الصناعية، لتحقيق توزيع المفتاح الكمي على مسافة إجمالية تبلغ 4600 كيلومتر للمستخدمين في جميع أنحاء البلاد، وأُبلغ عن تطورات هذه الشبكة في ورقة بحثية نُشرت في دورية «نيتشر» أمس؛ الأربعاء.

يُعتبر جوهر الاتصال الكمي هو توزيع المفتاح الكمي؛ والذي يستخدم الحالات الكمية للجسيمات -مثل الفوتونات- لتشكيل سلسلة من الأصفار والواحدات، في حين أن أيّ تنصُّت بين المرسل والمستقبل سيغير هذا الخيط أو المفتاح ويلاحَظ على الفور، وحتى الآن، تستخدم تقنية توزيع المفتاح الكمي الأكثر شيوعاً الألياف الضوئية للإرسال على مدى عدة مئات من الكيلومترات، مع ثبات عالٍ ولكن فقدان كبير للقناة، بينما تستخدم تقنية رئيسية أخرى لتوزيع المفتاح الكمي المساحة الحرة بين الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية لعمليات الإرسال على مستوى ألف كيلومتر.

في عام 2016، أطلقت الصين أول قمر صناعي للاتصالات الكمية في العالم؛ «QUESS»، وتمكّنت من توزيع المفتاح الكمي بين محطتين أرضيتين تفصل بينهما 2600 كيلومتر، وفي عام 2017، تم الانتهاء من شبكة الألياف الضوئية؛ التي يبلغ طولها أكثر من 2000 كيلومتر، من أجل تحقيق توزيع المفتاح الكمي بين بكين وشنغهاي.

دُمجت شبكة الألياف الأرضية وروابطها مع الأقمار الصناعية لخدمة أكثر من 150 مستخدماً صناعياً في جميع أنحاء الصين؛ بما في ذلك البنوك الحكومية والمحلية وشبكات الطاقة البلدية ومواقع الحكومة الإلكترونية، وتُظهر النتائج أن تقنية الاتصالات الكمومية أصبحت متقدمة بما يكفي للتطبيقات العملية واسعة النطاق، كما من الممكن إنشاء شبكة اتصالات كمومية عالمية إذا تم الربط بين شبكات كمومية وطنية من دول مختلفة، وإذا اجتمعت الجامعات والمؤسسات والشركات معاً لتوحيد البروتوكولات والأجهزة اللازمة لتحقيق ذلك.

في العامين الماضيين، اختبر الفريق أداء أجزاء مختلفة من الشبكة الكمية المتكاملة وتحسينها؛ على سبيل المثال، مع زيادة معدل الساعة وبروتوكول توزيع المفتاح الكمي الأكثر كفاءة، أصبح توزيع المفتاح الكمي من القمر الصناعي إلى الأرض الآن يبلغ متوسط ​​معدل توليد المفاتيح قدره 47.8 كيلوبِت في الثانية؛ وهو أعلى 40 مرة من المعدل السابق، كما دفع الباحثون أيضاً الرقم القياسي لتوزيع المفتاح الكمي الأرضي إلى ما يتجاوز 500 كيلومتر باستخدام تقنية جديدة؛ تسمى «توزيع المفتاح الكمي ثنائي المجال».

سيعمل الفريق على توسيع الشبكة داخل الصين، وكذلك مع الشركاء الدوليين من النمسا وإيطاليا وروسيا وكندا، كما تهدف الخطط أيضاً إلى تطوير أقمار صناعية كمومية صغيرة الحجم وفعالة من حيث التكلفة، وأجهزة استقبال أرضية كمومية، بالإضافة إلى أقمار صناعية متوسطة وعالية المدار الأرضي، لتحقيق توزيع المفتاح الكمي على مدار الساعة على مستوى عشرة آلاف كيلومتر أو أكثر.