شبكة داربا الكمومية

الموسوعة الحرة

بارب، جهاز الاستقبال المبني على التشابك، في عام 2004.

كانت شبكة داربا الكمومية (2002-2007) أول شبكة توزيع مفتاح كمي (QKD) في العالم ، حيث تعمل على تشغيل 10 عقد بصرية عبر بوسطن وكامبريدج بولاية ماساتشوستس . [1] أصبحت الشبكة جاهزة للعمل بشكل كامل في 23 أكتوبر 2003 في مختبرات BBN، وفي يونيو 2004 تم إرسالها عبر الألياف المظلمة تحت شوارع كامبريدج وبوسطن، حيث عملت بشكل مستمر لأكثر من 3 سنوات. [2] كما أنشأ المشروع وأرسل أول كاشف فوتون أحادي من الأسلاك النانوية الفائقة التوصيل في العالم . وقد رعايته وكالة داربا كجزء من برنامج QuIST ، [3] وتم بناؤه وتشغيله بواسطة BBN Technologies بالتعاون الوثيق مع زملاء في جامعة هارفارد ومركز الفوتونيات بجامعة بوسطن .

كانت شبكة DARPA Quantum متوافقة تمامًا مع تقنية الإنترنت القياسية، ويمكنها توفير مادة رئيسية مشتقة من QKD لإنشاء شبكات خاصة افتراضية ، لدعم IPsec أو غير ذلك من المصادقة، أو لأي غرض آخر. تم تنفيذ جميع آليات التحكم والبروتوكولات في نواة Unix ومصفوفات البوابات القابلة للبرمجة ميدانيًا . تم استخدام مادة رئيسية مشتقة من QKD بشكل روتيني لمؤتمرات الفيديو أو التطبيقات الأخرى.

تم بناء شبكة DARPA Quantum على مراحل. [4] في السنة الأولى للمشروع (السنة 1)، صممت BBN وبنت نظام QKD كامل (أليس وبوب)، مع مصدر ليزر مخفف (~ 0.1 متوسط ​​عدد الفوتونات) يعمل عبر ألياف الاتصالات، مع تعديل الطور عبر مقياس تداخل Mach-Zender المستقر بنشاط . نفذت BBN أيضًا مجموعة كاملة من بروتوكولات QKD ذات القوة الصناعية المستندة إلى BB84 . في السنة الثانية، أنشأت BBN نسختين "Mark 2" من هذا النظام (4 عقد) مع كاشفات InGaAs ذات الجودة التجارية التي أنشأتها IBM Research . عملت هذه العقد الأربع بشكل مستمر في مختبر BBN من أكتوبر 2003، ثم تم نشر عقدتين في جامعة هارفارد وبوسطن في يونيو 2004، عندما بدأت الشبكة تعمل بشكل مستمر عبر منطقة مترو بوسطن، على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. في السنة الثالثة، توسعت الشبكة إلى 8 عقد بإضافة نظام قائم على التشابك (مشتق من العمل في جامعة بوسطن ) مصمم لألياف الاتصالات، ووصلة جوية عالية السرعة (مساحة حرة) صممها وبناها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا . في السنة الرابعة، أضافت BBN وصلة مساحة حرة ثانية إلى الشبكة الإجمالية، باستخدام العقد التي أنشأتها شركة Qinetiq ، وبحثت في بروتوكولات وأجهزة الكشف عن QKD المحسنة. أخيرًا، في السنة الخامسة، أضافت BBN أول كاشف فوتون فردي من الأسلاك النانوية الفائقة التوصيل في العالم إلى الشبكة التشغيلية. [5] [6] تم إنشاؤه من خلال تعاون بين الباحثين في BBN وجامعة روتشستر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا؛ كان أول نظام 100 ميجا هرتز يعمل أسرع 20 مرة من أي كاشف فوتون فردي موجود عند أطوال موجية للاتصالات. [7] [8] في ذلك العام الأخير، تعاونت BBN أيضًا مع باحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لتنفيذ وتجربة نسخة إثبات المفهوم لأول جهاز تنصت كمي في العالم (Eve). [9]

عند البناء الكامل، كانت عقد الشبكة العشر على النحو التالي. [10] جميعها تعمل بنظام توزيع المفاتيح الكمومية لشبكة BBN وبروتوكولات الشبكة الكمومية بحيث تعمل بشكل متبادل لتحقيق توزيع المفاتيح من أي إلى أي.

  • أليس، بوب - 5 ميجا هرتز، نبضات ليزر مخففة عبر ألياف الاتصالات، معدلة الطور
  • آنا، بوريس - 5 ميجا هرتز، نبضات ليزر مخففة عبر ألياف الاتصالات، معدلة الطور
  • أليكس، بارب - الفوتونات القائمة على التشابك من خلال ألياف الاتصالات، المعدلة بالاستقطاب
  • علي، بابا - حوالي 400 ميجا هرتز، نبضات ليزر مخففة عبر الغلاف الجوي، معدلة الاستقطاب
  • أماندا، بريان - نبضات الليزر المخففة عبر الغلاف الجوي، معدلة الاستقطاب

نفذت شبكة DARPA Quantum مجموعة متنوعة من بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية لاستكشاف خصائصها. [11] تم دمجها جميعًا في حزمة بروتوكولات واحدة عالية الجودة. استندت المصادقة إلى المفاتيح العامة أو المفاتيح الخاصة المشتركة أو مزيج من الاثنين. (يمكن تحديث المفاتيح الخاصة المشتركة بواسطة مفاتيح مشتقة من QKD.) تم تنفيذ تضخيم الخصوصية عبر GF [2n] Universal Hash . استند تقدير الإنتروبيا إلى إنتروبيا ريني ، وتم تنفيذه بواسطة بروتوكولات BBBSS 92 و Slutsky و Myers / Pearson و Shor / Preskill. تم تنفيذ تصحيح الخطأ بواسطة متغير BBN لبروتوكول Cascade، أو بروتوكول BBN Niagara الذي قدم عملية فعالة بمرور واحد بالقرب من حد Shannon عبر تصحيح الخطأ الأمامي استنادًا إلى أكواد فحص التكافؤ منخفضة الكثافة (LDPC). تم إجراء الغربلة إما بالطرق التقليدية أو الترميز بطول التشغيل أو ما يسمى بالغربلة "SARG".

كما نفذت شكلين رئيسيين من بروتوكولات الشبكات QKD. [12] أولاً، استخدم مرحل المفاتيح عقدًا "موثوقًا بها" في الشبكة لنقل المواد اللازمة لتنقية المفاتيح بين نقطتي النهاية. سمح هذا النهج للعقد بالاتفاق على مادة مفتاح مشتركة حتى لو تم تنفيذها عبر تقنيتين غير متوافقتين؛ على سبيل المثال، يمكن لعقدة تعتمد على التعديل الطوري عبر الألياف أن تتبادل المفاتيح مع عقدة تعتمد على التعديل الاستقطابي عبر الغلاف الجوي. في الواقع، سمح حتى للمرسلين بمشاركة مادة المفتاح مع أجهزة إرسال أخرى (متوافقة أو غير متوافقة). علاوة على ذلك، يمكن توجيه مادة المفتاح الخام من خلال مسارات "مخططة" متعددة عبر الشبكة (مثل المسارات المنفصلة) وإعادة تجميعها من طرف إلى طرف، وبالتالي محو الميزة التي ستكتسبها Eve من خلال التحكم في إحدى عقد الشبكة على طول الطريق. ثانيًا، مكنت بروتوكولات التوجيه الضوئية التي تدرك QKD العقد من التحكم في المفاتيح الضوئية الشفافة داخل الشبكة، بحيث يمكن لأنظمة QKD المتعددة مشاركة نفس البنية الأساسية للشبكة الضوئية.

أوراق مختارة

  • "بناء الشبكة الكمومية"، تشيب إليوت، في مجلة الفيزياء الجديدة ، يوليو 2002.
  • "التشفير الكمي في الممارسة العملية"، شيب إليوت، ديفيد بيرسون، جريجوري تروكسيل، ACM SIGCOMM 2002.
  • "التحكم في طول المسار في رابط QKD التداخلي"، شيب إليوت، أوليكسي بيكالو، جون شلافر، جريج تروكسيل، وقائع AeroSense 2003 ، المجلد 5105، المعلومات الكمية والحوسبة ، 2003.
  • "شبكة داربا الكمومية"، تشيب إليوت، ديسمبر 2004.
  • "الحالة الحالية لشبكة DARPA الكمومية"، تشيب إليوت، ألكسندر كولفين، ديفيد بيرسون، أوليكسي بيكالو، جون شلافر، هنري ييه، SPIE Defense + Commercial Sensing 2005.
  • "بناء شبكة QKD من النظريات والأجهزة" (عرض شرائح)، ديفيد بيرسون،
  • "شبكة داربا الكمومية"، سي إليوت، في الاتصالات الكمومية والتشفير ، تحرير ألكسندر في. سيرجينكو، مطبعة سي آر سي، 2005.
  • "حول متوسط ​​عدد الفوتونات الأمثل للتشفير الكمومي"، ديفيد بيرسون وتشيب إليوت، في علوم الكمبيوتر والحوسبة الكمومية ، تحرير جيمس إي. ستونز، دار نشر نوفا ساينس، 2007.
  • شبكة DARPA Quantum Network Testing: التقرير الفني النهائي، تشيب إليوت وهنري ييه، شركة BBN Technologies، يوليو 2007.
  • "الشبكات في الشبكات الكمومية"، تشيب إليوت، 2018.

مراجع

  1. ^ اختبار شبكة DARPA الكمومية: التقرير الفني النهائي ، شيب إليوت وهنري ييه، بي بي إن تكنولوجيز، يوليو 2007. [1]
  2. ^ "شبكة داربا الكمومية"، تشيب إليوت، ديسمبر 2004.
  3. ^ شبكة توزيع المفاتيح الكمية التابعة لوكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA).
  4. ^ التقرير النهائي ، صفحة 2.
  5. ^ هادفيلد، روبرت هـ.؛ هابيف، جوناثان ل.؛ شلافر، جون؛ شوال، روبرت إي.؛ نام، ساي وو (11 ديسمبر 2006). "توزيع المفتاح الكمومي عند 1550 نانومتر مع كاشفات فوتونية أحادية فائقة التوصيل". رسائل الفيزياء التطبيقية . 89 (24). دار النشر AIP: 241129. doi :10.1063/1.2405870. ISSN  0003-6951.
  6. ^ جاسبان، مارتن أ.؛ هابيف، جوناثان ل.؛ هادفيلد، روبرت هـ.؛ نام، ساي وو (17 يوليو 2006). "إعلان أزواج الفوتونات في الاتصالات السلكية واللاسلكية باستخدام كاشف فوتون واحد فائق التوصيل". رسائل الفيزياء التطبيقية . 89 (3). دار النشر AIP: 031112. doi :10.1063/1.2219411. ISSN  0003-6951.
  7. ^ "توزيع المفتاح الكمومي باستخدام أجهزة الكشف أحادية الفوتون الفائقة التوصيل عالية السرعة"، روبرت هادفيلد، وجوناثان إل هابيف، وليجون ما، وآلان مينك، وشياو تانج، وساي وو نام، مؤتمر الإلكترونيات الكمومية وعلوم الليزر، 2007.
  8. ^ Habif, Jonathan L.; Pearson, David S.; Hadfield, Robert H.; Schwall, Robert E.; Nam, Sae Woo; Miller, Aaron J. (18 أكتوبر 2006). مقارنة كاشف الفوتون الفردي في اختبار توزيع المفتاح الكمومي . المجلد 6372. SPIE. ص 63720Z. doi :10.1117/12.685552.
  9. ^ كيم، تايهيون؛ ستورك جينانت ويرسبورج، إنجو؛ وونغ، فرانكو إن سي؛ شابيرو، جيفري إتش. (25 أبريل 2007). "محاكاة فيزيائية كاملة لهجوم مسبار التشابك على بروتوكول بينيت-براسارد 1984". المراجعة الفيزيائية أ . 75 (4). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 042327. arXiv : quant-ph/0611235v1 . doi :10.1103/physreva.75.042327. ISSN  1050-2947.
  10. ^ "الشبكات في الشبكات الكمومية"، تشيب إليوت، 2018.
  11. ^ التقرير الفني النهائي ، الفصل 13.
  12. ^ التقرير الفني النهائي ، الفصول 14 و 15.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=شبكة_داربا_الكمية&oldid=1220716521"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate