یک تلاش مشترک بین محققان دانشگاه بریستول و کمبریج منجر به تحقق اولین تماس ویدیئویی با امنیت کوانتومی در فاصله طولانی در بریتانیا شد.

در بیانیه مطبوعاتی آمده است که این شبکه که با استفاده از زیرساخت استاندارد فیبر نوری سرپا می‌شود، از دو نوع توزیع کلید کوانتومی(QKD) برای نشان دادن یک شبکه انعطاف‌پذیر و مقاوم استفاده می‌کند.

تلاش‌های فزاینده برای ساخت رایانه‌های کوانتومی از سوی محققان و سازمان‌های خصوصی، ما را به آینده‌ای سوق می‌دهد که در آن رایانش کوانتومی محقق می‌شود. از آنجایی که توانایی محاسباتی کوانتومی از نظر تئوری، هک کردن هر شبکه‌ای را آسان می‌کند، نیاز به ساخت شبکه‌های انعطاف‌پذیری نیز وجود دارد که در برابر حملات سایبری آینده مصون باشند.

کار در این جهت در گذشته در چین، اسپانیا، سنگاپور و ایالات متحده انجام شده است. شبکه کوانتومی بریتانیا(UKQN) که بیش از یک دهه پیش تأسیس شد نیز در راستای همین هدف کار می‌کند و توانایی‌های خود را از طریق آزمایش‌هایی نشان داده است.

این بار، محققان شبکه کوانتومی بریتانیا(UKQN) با موفقیت انتقال داده را در شبکه‌ای به طول ۴۱۰ کیلومتر نشان دادند.

شبکه کوانتومی در انگلیس

محققان دانشگاه کمبریج در سال ۲۰۱۹ شبکه‌ای در مقیاس کوانتومی را به نمایش گذاشتند که با نرخ‌های کلیدی رکورد میلیون‌ها کلید در ثانیه کار می‌کرد. سال بعد، محققان در دانشگاه بریستول شبکه‌ای ساختند که درهم‌تنیدگی کوانتومی را بین چندین کاربر نشان داد.

شبکه کوانتومی بریتانیا اکنون این دو شبکه کوانتومی کلانشهری را در اطراف شهرهای بریستول و کمبریج پوشش می‌دهد و آنها را از طریق چهار پیوند فیبر نوری طولانی به طول ۴۱۰ کیلومتر به هم متصل می‌کند.

این کابل فیبر نوری دوربرد دارای سه گره میانی و سوئیچ‌های نوری کم‌تلفات است که امکان پیکربندی مجدد بین سیگنال‌های کوانتومی و کلاسیک را فراهم می‌کند.

در حالی که آزمایشات شبکه کوانتومی در مکان‌های دیگری نیز انجام شده است، هیچ‌یک توزیع کلید کوانتومی، توزیع درهم‌تنیدگی و انتقال منظم داده را تاکنون نشان نداده است. این همان چیزی است که محققان دانشگاه‌های بریستول و کمبریج تصمیم گرفتند انجام دهند.

اولین تماس ویدئویی با تامین امنیت کوانتومی

درست مانند رایانه‌های کوانتومی که توانایی‌های محاسباتی بی‌نظیری را ارائه می‌دهند، شبکه‌های ارتباطی کوانتومی نیز ویژگی‌های امنیتی بی‌نظیری را ارائه می‌دهند که حتی رایانه‌های کوانتومی بسیار پیشرفته نیز نمی‌توانند آنها را شکست دهند. یکی از این ویژگی‌ها توزیع کلید کوانتومی(QKD) است که امکان اشتراک‌گذاری امن کلیدهای رمزنگاری را با استفاده از مکانیک کوانتومی فراهم می‌کند.

شبکه مورد استفاده محققان در کمبریج و بریستول از دو نوع توزیع کلید کوانتومی استفاده کرد؛ یکی کلیدهای رمزگذاری پنهان در ذرات نور که عملا غیرقابل هک هستند و دومی درهم‌تنیدگی توزیع شده که اجازه می‌دهد ذرات کوانتومی به طور ذاتی به هم متصل شوند.

محققان از طریق یک تماس ویدئویی زنده، داده‌های پزشکی رمزگذاری شده را منتقل کردند و دسترسی از راه دور ایمن را به یک مرکز داده توزیع شده منتقل کردند.

آدریان وونفور(Adrian Wonfor) از دپارتمان مهندسی دانشگاه کمبریج در بیانیه‌ای مطبوعاتی، گفت: این نقطه اوج بیش از ۱۰ سال کار برای طراحی و ساخت شبکه کوانتومی بریتانیا است و نه تنها استفاده از چندین فناوری ارتباطات کوانتومی را نشان می‌دهد، بلکه سیستم‌های مدیریت کلید ایمن مورد نیاز برای امکان رمزگذاری یکپارچه انتها به انتها بین ما را نیز نشان می‌دهد.

روی وانگ(Rui Wang)، مدرس شبکه‌های نوری آینده در گروه تحقیقاتی شبکه آزمایشگاه اینترنت هوشمند در دانشگاه بریستول نیز گفت: این گامی حیاتی در جهت ساختن آینده‌ای با امنیت کوانتومی برای جوامع و جامعه ماست. مهمتر از آن، پایه و اساس یک اینترنت کوانتومی در مقیاس بزرگ را ایجاد می‌کند و گره‌ها و دستگاه‌های کوانتومی را از طریق درهم‌تنیدگی و انتقال از راه دور در مقیاس جهانی به هم متصل می‌کند.

این محققان دستاوردهای خود را در کنفرانس ارتباطات فیبر نوری ۲۰۲۵ (OFC) در سانفرانسیسکو ارائه کردند.