الاستشعار عن بعد، مجالٌ واسعٌ يشمل أجهزة رصد طبية شخصية و توقعات الطقس الفضائي، مُستعدٌ لقفزة نوعية مُذهلة، مثلما حدث في الحوسبة الكمومية و التشفير الكمومي. تم اقتراح اختبار نموذجي جديد لـ مستشعرات الكم، مُوعدًا بدقةٍ عاليةٍ و سريةٍ متينة! 🔭 هل ستُحدث هذه الثورة ثورةً في الطقس الفضائي والرصد الطبي؟ ⚕️ نتابع معًا…
يقول جاكوب دانينجهام، أستاذ الفيزياء في جامعة ساسكس بالمملكة المتحدة: “نُجسّد في هذا النظام تهجينًا رائعًا بين تقنيتين كموميتين: الاتصالات الكمومية و الاستشعار الكمومي. بالتالي، نتمكن من قياس الأشياء واسترجاع البيانات بطريقةٍ آمنةٍ لا يُمكن لأي مُستمع غير مصرح له اختراقها أو تزويرها.”
اقترح دانينجهام وطالب الدكتوراه شون مور (الآن باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر علوم الحاسوب LIP6 في باريس) نظامهم الرائد الاستشعار الكمومي عن بعد الآمن (SQRS) في مجلة الفيزياء النظرية أ في يناير 2024.
يستخدم نظام SQRS الفوتونات الفردية كـ كيوبتات رئيسية، مُتجاوزًا الحاجة إلى تشابك الكيوبتات المستخدم في الحوسبة الكمومية. يُفترض في النظام اتصالاتٍ كلاسيكيةٍ بين المرسل والمُستقبل. وهذا يمهد الطريق لقياساتٍ عن بُعدٍ عاليةٍ الدقةٍ و الأمان!
آليس وبوب و SQRS:
تُريد آليس إجراء قياسٍ عن بُعد. ترسل فوتوناتٍ فرديةً إلى بوب (المُستقبل). يقوم بوب بقياس النتائج وترميزها على فوتونات آليس، ثمّ يُرسلها عبر قناة اتّصال كلاسيكية. بفضل هذا التشفير، لا يستطيع بوب، أو أي متطفل، الوصول لمعلوماتٍ قيّمة. فقط آليس ستعرف النتيجة! 🔐
حتى مُستمع غير مصرحٍ به (إيف) لا يمكنه استخراج معلوماتٍ عن القياس. بسبب الطبيعة الكمومية للعَملية، يُصبح القياس غير قابل للاستنساخ أو التزوير.
يُعد هذا النظام ذا فائدة عظيمة في الاتصالات الآمنة، خاصة في التطبيقات التي تحتاج إلى دقة عالية. يؤكد مور أن هذا النظام يَحْصِنُ بيانات المُراقبَين من الاختراق و يضمن حماية المعلومات.
في يناير 2024، أعلن فريقٌ من الباحثين في جامعة قوانغشي في الصين عن إثبات فعالية بروتوكول SQRS. (ملاحظة: النُتائج ما زالت قيد مراجعة الأقران.)
يُشير كيجين، الأستاذ المشارك في جامعة قوانغشي، إلى أن مصدر الضوء المُستخدم يُصدر الفوتونات الفردية إحصائيًا، مما يُسهّل التنفيذ.
على الرغم من أن 6% من قياسات نظام SQRS عن بُعد كانت خاطئة، إلا أن هذا المعدل يتحسن مع زيادة عدد الفوتونات، مع تطبيقات تُعدل الأخطاء.
خطوات التّالية لنظام SQRS وتطبيقاته:
يتخيل جو، محاضرٌ في جامعة بورتسموث، تطبيقاتٍ عمليةً لنظام SQRS، مثل رادار كمومي عالي الدقة أو أجهزة الرصد الطبية المنزلية المُعززة بالأمان.
يُعدّ توسيع نطاق SQRS مع شبكاتٍ مُتشابكةٍ من المستشعرات أمراً مُحتملًا، حيث تُحسن الدقة مع زيادة عدد المستشعرات.
يتخيل دننغهام، مثلاً، ساعات ذرية في المدار تستخدم نظام SQRS لقياس زمني بدقةٍ عاليةٍ مع أمانٍ كمومي متين. ⌚️
المصدر: رابط المقالة