توزيع المفاتيح الكمومية

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 22 صور
الموسوعة الحرة

توزيع المفاتيح الكمومية ( QKD ) هو أسلوب اتصال آمن يُطبّق بروتوكول تشفير قائم على قوانين ميكانيكا الكم ، وتحديدًا التشابك الكمومي، ومبدأ تشويش القياس، ونظرية عدم الاستنساخ. [ 1 ] يهدف توزيع المفاتيح الكمومية إلى تمكين طرفين من إنتاج مفتاح سري عشوائي مشترك لا يعرفه سواهما، والذي يُستخدم بعد ذلك لتشفير الرسائل وفك تشفيرها . هذا يعني أنه عند تطبيق توزيع المفاتيح الكمومية بشكل صحيح، سيتطلب الأمر انتهاك مبادئ فيزيائية أساسية لكسر البروتوكول الكمومي. يجب عدم الخلط بين عملية توزيع المفاتيح الكمومية والتشفير الكمومي بشكل عام.

من الخصائص المهمة والفريدة لتقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) قدرة المستخدمين المتصلين على كشف أي طرف ثالث يحاول الحصول على معلومات حول المفتاح. وينتج هذا عن جانب أساسي من ميكانيكا الكم: فعملية قياس نظام كمومي تُخلّ بالنظام عمومًا. وهذا يعني أن أي طرف ثالث يحاول التجسس على المفتاح يجب أن يقيسه بطريقة ما، مما يُحدث شذوذًا قابلًا للكشف، وبالتالي يكشف وجود المتجسس. [ 1 ] تضمن هذه الخاصية الفريدة بقاء المفاتيح الموزعة آمنة، إذ أن أي محاولة اعتراض ستكون واضحة فورًا وستُبطل المفتاح المُتبادل. وباستخدام التراكب الكمومي أو التشابك الكمومي ونقل المعلومات في حالات كمومية ، يُمكن تطبيق نظام اتصال يكشف التجسس. إذا كان مستوى التجسس أقل من عتبة معينة، يُمكن إنتاج مفتاح مضمون الأمان (أي أن المتجسس لا يملك أي معلومات عنه). وإلا، فلا يُمكن الحصول على مفتاح آمن، ويتم قطع الاتصال.

يعتمد أمان التشفير الذي يستخدم توزيع المفاتيح الكمومية على أسس ميكانيكا الكم، على عكس التشفير التقليدي بالمفتاح العام ، الذي يعتمد على الصعوبة الحسابية لبعض الدوال الرياضية ، والتي على الرغم من افتراض قوتها، لم يتم إثباتها رسميًا حتى الآن. [ 2 ] في المقابل، يتمتع توزيع المفاتيح الكمومية بأمان قابل للإثبات قائم على نظرية المعلومات ، بالإضافة إلى سرية البيانات .

تتمثل العيوب الرئيسية لتوزيع المفاتيح الكمومية في اعتمادها عادةً على وجود قناة اتصال تقليدية موثقة . [ 1 ] في علم التشفير الحديث، يعني وجود قناة اتصال تقليدية موثقة تبادل مفتاح متناظر بطول كافٍ أو مفاتيح عامة بمستوى أمان كافٍ. مع توفر هذه المعلومات مسبقًا، يمكن عمليًا تحقيق اتصال موثق وآمن بدرجة كافية دون استخدام توزيع المفاتيح الكمومية، كما هو الحال باستخدام نمط غالوا/العداد في معيار التشفير المتقدم . وبالتالي، يؤدي توزيع المفاتيح الكمومية وظيفة تشفير التدفق بتكلفة أعلى بكثير.

تُستخدم تقنية توزيع المفاتيح الكمومية لإنتاج وتوزيع مفتاح فقط، وليس لنقل أي بيانات. يمكن استخدام هذا المفتاح مع أي خوارزمية تشفير مختارة لتشفير (وفك تشفير) الرسالة، والتي يمكن بعد ذلك إرسالها عبر قناة اتصال قياسية . تُعد خوارزمية المفتاح لمرة واحدة (One-Time Pad ) الأكثر شيوعًا في تقنية توزيع المفاتيح الكمومية ، نظرًا لأمانها المُثبت عند استخدامها مع مفتاح سري عشوائي. [ 3 ] في التطبيقات العملية، تُستخدم هذه التقنية أيضًا مع التشفير باستخدام خوارزميات المفتاح المتناظر مثل خوارزمية معيار التشفير المتقدم (ASC) . [ 4 ]

تبادل المفاتيح الكمومية

تعتمد الاتصالات الكمومية على ترميز المعلومات في حالات كمومية، أو ما يُعرف بالكيوبتات ، على عكس الاتصالات التقليدية التي تستخدم البتات . وعادةً ما تُستخدم الفوتونات لهذه الحالات الكمومية. ويستغل توزيع المفاتيح الكمومية خصائص معينة لهذه الحالات الكمومية لضمان أمانها. توجد عدة طرق مختلفة لتوزيع المفاتيح الكمومية، ولكن يمكن تقسيمها إلى فئتين رئيسيتين بناءً على الخاصية التي تستغلها.

بروتوكولات التحضير والقياس
بروتوكول التحضير والقياس هو تقنية أساسية تُستخدم لإنشاء مفتاح تشفير آمن بين طرفين، يُشار إليهما عادةً باسم أليس وبوب. [ 4 ] يستخدم الطرفان قناتي اتصال: قناة كمومية غير آمنة وقناة كلاسيكية موثقة. تنقل القناة الكمومية حالات الإشارة، والتي عادةً ما يكون للمتنصت سيطرة كاملة عليها. ولذلك، تُحضّر أليس حالات كمومية وفقًا لأساسها وترسلها عبر القناة الكمومية إلى بوب، الذي يقيسها لاستخلاص المعلومات من الحالة المرسلة، والتي يستخدمونها لإنشاء مفتاح سري مشترك. لاحقًا، يكشف أليس وبوب عن عينة صغيرة من بياناتهما، ويتحققان من أن نتائج قياسات بوب متوافقة أو مرتبطة بتلك التي حضّرتها أليس. إذا كانت القياسات متوافقة، فهذا يعني أن الحالات الكمومية لم تتأثر. أما إذا كانت القياسات غير متوافقة، فهذا يشير إلى وجود متنصت، وبناءً على مستوى الخطأ، قد يُنهي الطرفان البروتوكول. من المهم التأكيد على أن القناة الكلاسيكية موثقة. يُمكّن هذا أليس وبوب من التأكد من أنهما يتحدثان مع بعضهما فقط، وأنه لا يتم انتحال شخصيتهما. [ 4 ] وبالتالي، لا يستطيع المتنصت سوى الاستماع إلى الاتصال، ولا يمكنه تعديل الرسائل المتبادلة بين أليس وبوب. ومن أمثلة بروتوكولات التحضير والقياس بروتوكولات BB84 و B92 و SARG04 .
بروتوكولات قائمة على التشابك
تستغلّ المخططات القائمة على التشابك خصائص حالات الكم المتشابكة لتبادل مفاتيح التشفير بشكل آمن بين طرفين، أليس وبوب. في هذا المخطط، يتشارك أليس وبوب أزواجًا من الفوتونات المتشابكة. وهذا يعني أن حالة أحد الفوتونات مرتبطة جوهريًا بحالة الآخر، بغض النظر عن المسافة بينهما. يُعرف هذا بالتشابك ، ويعني، على سبيل المثال، أن إجراء قياس على جسم ما يؤثر على الجسم الآخر. إذا تم تبادل زوج متشابك من الأجسام بين طرفين، فإن أي شخص يعترض أيًا من الجسمين يُغيّر النظام بأكمله، كاشفًا عن وجود الطرف الثالث (ومقدار المعلومات التي حصل عليها). هذه الخاصية مهمة لضمان الأمن. في هذا المخطط، يقوم مصدر بإعداد وتوزيع حالة كم متشابكة إلى أقصى حد، حيث يتم إرسال نظام إلى أليس وآخر إلى بوب. تقيس أليس نصفها من الزوج المتشابك، وتختار عشوائيًا بين قواعد قياس مختلفة. ثم يقيس بوب نصفه باستخدام نفس القواعد أو قواعد مختلفة. عند إجراء القياس، يحصل كل من أليس وبوب على نتائج مترابطة تمامًا وعشوائية تمامًا. ويمكن استخدام نتائج قياساتهما، عند مقارنتها، لإنشاء مفتاح سري مشترك. ومن أمثلة البروتوكولات القائمة على التشابك بروتوكولا E91 و BBM92 . ويمكن ربط الحالات الكمومية لجسمين منفصلين (أو أكثر ) معًا بطريقة تجعل وصفهما يتم بواسطة حالة كمومية مشتركة، وليس كأجسام منفصلة.

يمكن تقسيم هذين النهجين إلى ثلاث مجموعات من البروتوكولات: بروتوكولات المتغيرات المنفصلة، ​​وبروتوكولات المتغيرات المستمرة، وبروتوكولات ترميز الطور المرجعي الموزع. كانت بروتوكولات المتغيرات المنفصلة أول ما تم ابتكاره، ولا تزال الأكثر استخدامًا. أما المجموعتان الأخريان فتُعنى أساسًا بتجاوز القيود العملية للتجارب. يستخدم البروتوكولان الموصوفان أدناه ترميز المتغيرات المنفصلة.

بروتوكول BB84: تشارلز إتش. بينيت وجيل براسارد (1984)

يُعرف هذا البروتوكول باسم BB84 نسبةً إلى مخترعيه وسنة نشره، وقد وُصف في الأصل باستخدام حالات استقطاب الفوتونات لنقل المعلومات. [ 6 ] مع ذلك، يمكن استخدام أي زوجين من الحالات المترافقة في هذا البروتوكول، وتستخدم العديد من التطبيقات القائمة على الألياف الضوئية والموصوفة باسم BB84 حالات مشفرة طوريًا. يتصل المرسل (المعروف تقليديًا باسم أليس ) والمستقبل (بوب) عبر قناة اتصال كمومية تسمح بنقل الحالات الكمومية . في حالة الفوتونات، تكون هذه القناة عادةً إما أليافًا ضوئية أو الفضاء الحر . بالإضافة إلى ذلك، يتواصلان عبر قناة كلاسيكية عامة، على سبيل المثال باستخدام البث الإذاعي أو الإنترنت. صُمم البروتوكول على افتراض أن المتنصت (المعروف باسم إيف) يمكنه التداخل بأي شكل من الأشكال مع القناة الكمومية، بينما تحتاج القناة الكلاسيكية إلى التحقق من الهوية . [ 7 ] [ 8 ]

تستمد أمان البروتوكول من ترميز المعلومات في حالات غير متعامدة . تعني عدم التحديد الكمي أنه لا يمكن قياس هذه الحالات عمومًا دون التأثير على الحالة الأصلية (انظر نظرية عدم الاستنساخ ). يستخدم بروتوكول BB84 زوجين من الحالات، كل زوج منهما مترافق مع الآخر، والحالتان داخل الزوج متعامدتان. يُشار إلى أزواج الحالات المتعامدة باسم " الأساس" . أزواج حالات الاستقطاب الشائعة الاستخدام هي إما الأساس الخطي للرأسي (0°) والأفقي (90°)، أو الأساس القطري لـ 45° و135°، أو الأساس الدائري لليمين واليسار. أي أساسين من هذه الأسس مترافقان، وبالتالي يمكن استخدام أي أساسين في البروتوكول. فيما يلي الأساسان الخطي والقطري المستخدمان.

أساس 0 1

الخطوة الأولى في بروتوكول BB84 هي الإرسال الكمومي. تقوم أليس بإنشاء بت عشوائي (0 أو 1)، ثم تختار عشوائيًا أحد قاعدتيها (الخطية أو القطرية في هذه الحالة) لإرساله. بعد ذلك، تُهيئ حالة استقطاب الفوتون بناءً على قيمة البت والقاعدة، كما هو موضح في الجدول المجاور. على سبيل المثال، يُشفّر الرقم 0 في القاعدة الخطية (+) كحالة استقطاب رأسي، ويُشفّر الرقم 1 في القاعدة القطرية (x) كحالة استقطاب بزاوية 135 درجة. ثم تُرسل أليس فوتونًا واحدًا بالحالة المحددة إلى بوب، باستخدام القناة الكمومية. تُكرر هذه العملية بدءًا من مرحلة البت العشوائي، حيث تُسجل أليس حالة كل فوتون مُرسل، وقاعدته، ووقته.

وفقًا لميكانيكا الكم (وخاصةً عدم التحديد الكمي)، لا يوجد قياس ممكن يميز بين حالات الاستقطاب الأربع المختلفة، لأنها ليست متعامدة. القياس الوحيد الممكن هو بين أي حالتين متعامدتين (أساس متعامد معياري). فعلى سبيل المثال، يعطي القياس في الأساس المستقيم نتيجة أفقية أو رأسية. إذا تم توليد الفوتون أفقيًا أو رأسيًا (كحالة ذاتية مستقيمة )، فإن هذا يقيس الحالة الصحيحة، ولكن إذا تم توليده بزاوية 45° أو 135° (حالات ذاتية قطرية)، فإن القياس المستقيم يعطي نتيجة أفقية أو رأسية عشوائيًا. علاوة على ذلك، بعد هذا القياس، يكون الفوتون مستقطبًا في الحالة التي تم قياسه بها (أفقيًا أو رأسيًا)، مع فقدان جميع المعلومات المتعلقة باستقطابه الأولي.

بما أن بوب لا يعرف الأساس الذي تم ترميز الفوتونات به، فكل ما يمكنه فعله هو اختيار أساس عشوائي للقياس، إما خطي أو قطري. يفعل ذلك لكل فوتون يستقبله، مسجلاً الوقت وأساس القياس المستخدم ونتيجة القياس. بعد أن يقيس بوب جميع الفوتونات، يتواصل مع أليس عبر القناة الكلاسيكية العامة. تبث أليس الأساس الذي أُرسل به كل فوتون، ويبث بوب الأساس الذي تم قياس كل فوتون به. يتجاهل كلاهما قياسات الفوتونات (البتات) التي استخدم فيها بوب أساسًا مختلفًا، وهو ما يمثل النصف في المتوسط، تاركين النصف الآخر كمفتاح مشترك.

مقطع عشوائي من أليس 01101001
أساس إرسال أليس العشوائي
استقطاب الفوتون الذي ترسله أليس
أساس القياس العشوائي لبوب
يقيس بوب استقطاب الفوتون
مناقشة عامة للأساس
مفتاح سري مشترك 0101

للتحقق من وجود متنصت، تقارن أليس وبوب الآن مجموعة فرعية محددة مسبقًا من سلاسل البتات المتبقية لديهما. إذا حصل طرف ثالث (يُشار إليه عادةً باسم إيف، اختصارًا لكلمة "متنصت") على أي معلومات حول استقطاب الفوتونات، فإن ذلك يُدخل أخطاءً في قياسات بوب. يمكن أن تُسبب ظروف بيئية أخرى أخطاءً بطريقة مماثلة. إذا كان أكثر منص{\displaystyle p}إذا اختلفت البتات، فإنهم يلغون المفتاح ويحاولون مرة أخرى، ربما باستخدام قناة كمومية مختلفة، حيث لا يمكن ضمان أمان المفتاح.ص{\displaystyle p}يتم اختيارها بحيث إذا كان عدد البتات المعروفة لإيف أقل من هذا، فيمكن استخدام تضخيم الخصوصية لتقليل معرفة إيف بالمفتاح إلى كمية صغيرة بشكل تعسفي على حساب تقليل طول المفتاح.

تُراعي تحليلات المفاتيح المحدودة التقلبات الإحصائية عند تبادل عدد محدود فقط من الإشارات الكمومية. وقدّم هاياشي إطارًا لتقييم الأمان ذي الطول المحدود لتوزيع المفاتيح الكمومية، [ 9 ] ثم استنتج هاياشي وتسورومارو لاحقًا تحليلًا أمنيًا دقيقًا للمفاتيح المحدودة لبروتوكول BB84. [ 10 ]

كما قدم كواشي وبريسكيل برهانًا أمنيًا لـ BB84 مع مصدر غير محدد، بافتراض على وجه الخصوص أن الحالات المنبعثة لا تكشف عن اختيار الأساس. [ 11 ]

بروتوكول E91: أرتور إيكيرت (1991)

تعتمد خوارزمية أرتور إيكرت [ 12 ] على أزواج متشابكة من الفوتونات. يمكن توليد هذه الأزواج بواسطة أليس، أو بوب، أو مصدر منفصل عنهما، بما في ذلك إيف المتنصتة. يتم توزيع الفوتونات بحيث يحصل كل من أليس وبوب على فوتون واحد من كل زوج.

تعتمد هذه الخطة على خاصيتين للتشابك. أولاً، الحالات المتشابكة مترابطة تمامًا، بمعنى أنه إذا قاس كل من أليس وبوب ما إذا كانت جسيماتهما ذات استقطاب رأسي أو أفقي، فسيحصلان دائمًا على إجابتين متعاكستين باحتمالية 100%. وينطبق الأمر نفسه إذا قاس كلاهما أي زوج آخر من الاستقطابات المتكاملة (المتعامدة). وهذا يستلزم تزامنًا دقيقًا في اتجاهية الجسيمين المتباعدين. مع ذلك، فإن النتائج المحددة عشوائية تمامًا؛ إذ يستحيل على أليس التنبؤ بما إذا كانت ستحصل (وبالتالي بوب) على استقطاب رأسي أو أفقي. ثانيًا، أي محاولة للتنصت من قِبل إيف تُدمر هذه الارتباطات بطريقة يمكن لأليس وبوب اكتشافها.

على غرار بروتوكول BB84 ، يتضمن البروتوكول بروتوكول قياس خاص قبل اكتشاف وجود إيف. تتضمن مرحلة القياس قيام أليس بقياس كل فوتون تستقبله باستخدام أساس من المجموعةZ0،Zπ8،Zπ4{\displaystyle Z_{0},Z_{\frac {\pi }{8}},Z_{\frac {\pi }{4}}}بينما يختار بوب من Z0،Zπ8،Z-π8{\displaystyle Z_{0},Z_{\frac {\pi }{8}},Z_{-{\frac {\pi }{8}}}}أينZθ{\displaystyle Z_{\theta }}هو{|↑⟩،|→⟩}{\displaystyle \{|{\uparrow }\rangle ,\;|{\rightarrow }\rangle \}}الأساس مُدار بواسطةθ{\displaystyle \theta }يُبقون سلسلة اختياراتهم الأساسية سرية حتى اكتمال القياسات. يتم تكوين مجموعتين من الفوتونات: الأولى تتكون من الفوتونات التي قاسها أليس وبوب باستخدام نفس الأساس، بينما تحتوي الثانية على جميع الفوتونات الأخرى. للكشف عن التنصت، يمكنهم حساب إحصائية الاختبار.S{\displaystyle S}باستخدام معاملات الارتباط بين قواعد أليس وقواعد بوب، على غرار ما هو موضح في تجارب اختبار بيل . ستؤدي الفوتونات المتشابكة إلى أقصى حد إلى|S|=22{\displaystyle |S|=2{\sqrt {2}}}إذا لم يكن الأمر كذلك، فيمكن لأليس وبوب استنتاج أن إيف قد أدخلت الواقعية المحلية إلى النظام، مما ينتهك نظرية بيل . إذا نجح البروتوكول، فيمكن استخدام المجموعة الأولى لتوليد المفاتيح لأن تلك الفوتونات متقابلة تمامًا بين أليس وبوب.

توزيع المفاتيح الكمومية المستقل عن الجهاز

تُعدّ إحدى أبرز نقاط الضعف في أنظمة التشفير، سواءً كانت كمومية أو تقليدية، هي التباين بين تصميمها النظري وتطبيقها الفعلي. [ 13 ] فإذا تم تنفيذ نظام التشفير بشكل صحيح، وعملت الأجهزة كما هو متوقع، فسيسير كل شيء بسلاسة. إلا أن الأنظمة الحقيقية تتسم بعدم الدقة. ففي التوزيع الكمومي التقليدي للمفاتيح (QKD)، يجب أن تكون الأجهزة الكمومية المستخدمة معايرة بدقة متناهية، وجديرة بالثقة، وتعمل تمامًا كما هو متوقع. [ 14 ] وقد يكون من الصعب للغاية اكتشاف الانحرافات عن القياسات المتوقعة، مما يجعل النظام بأكمله عرضة للاختراق. يسمح بروتوكول جديد يُسمى التوزيع الكمومي المستقل عن الجهاز (DIQKD) أو التوزيع الكمومي المستقل عن جهاز القياس (MDIQKD) باستخدام أجهزة غير موصوفة أو غير موثوقة، وبإمكانية تضمين الانحرافات عن القياسات المتوقعة في النظام ككل. [ 14 ] [ 15 ] وستؤدي هذه الانحرافات إلى إيقاف البروتوكول عند اكتشافها، بدلاً من أن ينتج عنها بيانات غير صحيحة. [ 14 ] على وجه التحديد، لا يعتمد أمان البروتوكول على صحة النموذج أو التنفيذ. ونظرًا لضمانات الأمان القوية التي توفرها، تُعتبر بروتوكولات DI مثل DI-QKD المعيار الذهبي في علم التشفير، إذ لا يمكن لأي هجوم استغلال التناقضات بين النماذج النظرية وتنفيذ الأجهزة الكمومية. [ 16 ]

تكمن أهم ميزة لبروتوكولات DI-QKD في قدرتها على التحقق من عدم القدرة على التنبؤ بالنتائج التي تولدها أجهزة مختلفة، مثل تلك المستخدمة في توليد مفاتيح التشفير، والحسابات الكمومية، أو توصيف الخصائص الكمومية بما في ذلك التشابك الكمومي. [ 17 ] وبالتالي، تتجاوز فائدة بروتوكولات DI-QKD مجال التشفير، لتصبح تقنية فعالة لتوصيف الأجهزة. وهذا ذو أهمية خاصة في تقييم مكونات ووظائف أنظمة الاتصالات الكمومية، لا سيما فيما يتعلق بمقاييس الدقة. على الرغم من التطورات الملحوظة في هذا المجال، لا تزال بروتوكولات DI-QKD تعتمد على مجموعة محدودة من الافتراضات الأساسية. وتشمل هذه الافتراضات القدرة على مزامنة الساعة، وتوقع أن تعمل الأجهزة التقليدية وفقًا للمواصفات المحددة. [ 18 ] حاليًا، ورغم الإمكانات الكبيرة لبروتوكولات DI-QKD، لا تزال هناك تحديات تتعلق بالتوزيع الموثوق للتشابك الكمومي، وضرورة تحسين الأداء عبر الأنظمة. لذلك، لا يزال هناك حاجة إلى بذل جهد بحثي كبير لتطوير مخططات DI-QKD إلى أقصى إمكاناتها.

اقترح مايرز وياو بروتوكول DIQKD لأول مرة [ 19 ] ، استنادًا إلى بروتوكول BB84. وأوضحا أنه في هذا البروتوكول، يُصنع الجهاز الكمومي، الذي يُطلقان عليه اسم مصدر الفوتونات، مزودًا باختبارات يمكن لأليس وبوب إجراؤها للتحقق الذاتي من سلامة عمل الجهاز. ويقتصر هذا الاختبار على دراسة المدخلات والمخرجات الكلاسيكية لتحديد كمية المعلومات المعرضة لخطر اعتراضها من قِبل إيف. ولا يحتاج المصدر "المثالي" أو الذي يقوم بالتحقق الذاتي إلى توصيف [ 15 ] [ 20 ] ، وبالتالي فهو محصن ضد عيوب التنفيذ [ 15 ] .

اقترحت أبحاث حديثة استخدام اختبار بيل للتحقق من سلامة عمل الجهاز. [ 14 ] تضمن نظرية بيل أن الجهاز قادر على إنتاج نتيجتين مترابطتين حصريًا، ما يعني أن إيف لا تستطيع اعتراض النتائج دون افتراض أي شيء عن الجهاز. يتطلب هذا حالات تشابك عالية، ومعدل خطأ منخفض في البتات الكمومية. [ 15 ] يواجه توزيع المفاتيح الكمومية المعزول (DIQKD) صعوبات في إنشاء كيوبتات في حالات تشابك عالية الجودة، مما يجعل تحقيقه تجريبيًا تحديًا. [ 14 ]

في عام 2026، أفاد باحثون عن تجربة عملية ناجحة للاتصال الكمومي عبر الألياف الضوئية لمسافة تتجاوز 100 كيلومتر باستخدام ذرات منفردة، وذلك باستخدام تقنية التشابك الكمومي، وفقًا لما نشرته وسائل الإعلام. [ 21 ] ورغم أن هذه التجارب لا تفي بعد بجميع متطلبات تقنية التشفير الكمومي المترابطة بالكامل، إلا أنها تُظهر تقدمًا مستمرًا نحو التطبيقات العملية للاتصال الكمومي المستقل عن الأجهزة. [ 22 ]

توزيع المفاتيح الكمومية ثنائية المجال

تم تقديم بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية ثنائي المجال (TF-QKD) في عام 2018، وهو نسخة من بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية ثنائي المجال (DIQKD) مصممة لتحسين الأمان والتغلب على الحد الأساسي لمعدل المسافة في بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية التقليدية. [ 23 ] يُعرف حد معدل المسافة أيضًا باسم مفاضلة معدل الفقد، ويصف كيف يتناقص معدل توليد المفاتيح بشكل أُسّي مع ازدياد المسافة بين أليس وبوب. [ 24 ] في بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية التقليدية، تم التغلب على هذا التناقص بإضافة عقد ترحيل مؤمنة ماديًا، والتي يمكن وضعها على طول الرابط الكمومي بهدف تقسيمه إلى عدة أقسام منخفضة الفقد. كما أوصى الباحثون باستخدام مُكرِّرات كمومية، والتي عند إضافتها إلى عقد الترحيل، تُغني عن الحاجة إلى تأمينها ماديًا. [ 24 ] مع ذلك، يصعب إنشاء مُكرِّرات الكم، ولم يتم تطبيقها بعد على نطاق واسع. [ 23 ] يهدف بروتوكول TF-QKD إلى تجاوز حد المسافة-المعدل دون استخدام مُكرِّرات أو عُقد ترحيل كمومية، مما يُتيح مستويات ضوضاء يُمكن التحكم بها، وعملية يُمكن تكرارها بسهولة أكبر باستخدام التقنيات الحالية. [ 23 ] والأهم من ذلك، أن بروتوكول TF-QKD يستخدم بفعالية إشارات مُتزامنة الطور من مصادر ضوئية كمومية بعيدة. وهذا يسمح بقياس بتات المفاتيح دون الحاجة إلى قناة كمومية مباشرة بين الطرفين.

البروتوكول الأصلي لتقنية TF-QKD هو كالتالي: يمتلك كل من أليس وبوب مصدر ضوء وذراعًا واحدة على مقياس تداخل في مختبريهما. يُصدر مصدرا الضوء نبضتين ضوئيتين خافتتين بطور عشوائي p <sub> a </sub> أو p<sub> b</sub> في الفترة [0, 2π) وطور تشفير γ <sub> a</sub> أو γ<sub> b </sub>. تُرسل النبضتان عبر كمّ إلى تشارلي، وهو طرف ثالث قد يكون خبيثًا أو غير خبيث. يستخدم تشارلي مُقسِّم شعاع لتراكب النبضتين وإجراء القياس. لديه كاشفان في مختبره، أحدهما يُضيء إذا كانت البتات متساوية (00) أو (11)، والآخر عندما تكون مختلفة (10، 01). يُعلن تشارلي لأليس وبوب أي الكاشفين أضاء، وعندها يكشفان علنًا عن الطورين p و γ . [ 23 ] يختلف هذا عن تقنية QKD التقليدية، حيث لا يتم الكشف عن الأطوار المستخدمة أبدًا. [ 25 ]

توفيق المعلومات وتعزيز الخصوصية

تُزوّد ​​بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية المذكورة أعلاه أليس وبوب بمفاتيح مشتركة متطابقة تقريبًا، بالإضافة إلى تقدير للاختلاف بين هذه المفاتيح. قد تنجم هذه الاختلافات عن التنصت، أو عن عيوب في خط النقل وأجهزة الكشف. ولأن التمييز بين هذين النوعين من الأخطاء مستحيل، فإن ضمان الأمن يتطلب افتراض أن جميع الأخطاء ناتجة عن التنصت. إذا كان معدل الخطأ بين المفاتيح أقل من عتبة معينة (27.6% اعتبارًا من عام 2002 [ 26 ] )، فيمكن تنفيذ خطوتين: أولًا، إزالة البتات الخاطئة، ثم تقليل معرفة إيف بالمفتاح إلى قيمة صغيرة جدًا. تُعرف هاتان الخطوتان بتوفيق المعلومات وتضخيم الخصوصية على التوالي، وقد وُصفتا لأول مرة عام 1988 [ 27 ].

تُعدّ عملية مطابقة المعلومات شكلاً من أشكال تصحيح الأخطاء التي تُجرى بين مفاتيح أليس وبوب، لضمان تطابقهما. تُجرى هذه العملية عبر قناة عامة، ولذا من الضروري تقليل المعلومات المُرسلة حول كل مفتاح، إذ يُمكن لـ"إيف" قراءتها. يُعدّ بروتوكول " التتالي" (cascade protocol )، الذي طُرح عام 1994، أحد البروتوكولات الشائعة المستخدمة في مطابقة المعلومات. [ 28 ] يعمل هذا البروتوكول على عدة جولات، حيث يُقسّم كلا المفتاحين إلى كتل في كل جولة، وتُقارن قيمة التكافؤ بين هذه الكتل. في حال وجود اختلاف في التكافؤ، يُجرى بحث ثنائي للعثور على الخطأ وتصحيحه. إذا وُجد خطأ في كتلة من جولة سابقة ذات تكافؤ صحيح، فهذا يعني وجود خطأ آخر في تلك الكتلة؛ يُعثر على هذا الخطأ ويُصحّح كما في السابق. تتكرر هذه العملية بشكل متكرر، وهو ما يُفسّر تسمية "التتالي". بعد مقارنة جميع الكتل، يُعيد كل من أليس وبوب ترتيب مفاتيحهما بنفس الطريقة العشوائية، وتبدأ جولة جديدة. في نهاية عدة جولات، يمتلك كل من أليس وبوب مفاتيح متطابقة باحتمالية عالية. مع ذلك، تمتلك إيف معلومات إضافية حول المفتاح من معلومات التكافؤ المتبادلة. ولكن، من وجهة نظر نظرية الترميز، فإنّ توفيق المعلومات هو في جوهره ترميز المصدر مع معلومات جانبية. ونتيجةً لذلك، يمكن استخدام أي نظام ترميز مناسب لهذه المشكلة لتوفيق المعلومات. وقد استُخدمت مؤخرًا رموز التوربو [ 29 ] ، ورموز LDPC [ 30 ] ، والرموز القطبية [ 31 ] لهذا الغرض، مما حسّن كفاءة بروتوكول التتالي.

تضخيم الخصوصية هو أسلوب لتقليل (وإزالة) المعلومات الجزئية التي تمتلكها إيف حول مفتاح أليس وبوب. قد تكون هذه المعلومات الجزئية قد جُمعت عن طريق التنصت على القناة الكمومية أثناء نقل المفتاح (مما يُدخل أخطاءً قابلة للكشف)، أو على القناة العامة أثناء عملية مطابقة المعلومات (حيث يُفترض أن إيف قد حصلت على جميع معلومات التكافؤ الممكنة). يستخدم تضخيم الخصوصية مفتاح أليس وبوب لإنتاج مفتاح جديد أقصر، بحيث لا تمتلك إيف سوى معلومات ضئيلة جدًا حول المفتاح الجديد. يتم ذلك باستخدام مستخرج عشوائية ، على سبيل المثال، بتطبيق دالة تجزئة شاملة ، يتم اختيارها عشوائيًا من مجموعة معروفة من هذه الدوال، والتي تأخذ كمدخل سلسلة ثنائية بطول يساوي طول المفتاح وتُخرج سلسلة ثنائية بطول أقصر مُختار. يتم حساب مقدار تقصير هذا المفتاح الجديد، بناءً على مقدار المعلومات التي كان من الممكن أن تحصل عليها إيف حول المفتاح القديم (والذي يُعرف بسبب الأخطاء التي قد يُدخلها ذلك)، وذلك لتقليل احتمالية معرفة إيف بالمفتاح الجديد إلى قيمة منخفضة للغاية.

التطبيقات

تجريبي

في عام 1991، قام جون راريتي وبول تابستر وأرتور إيكرت ، وهم باحثون من وكالة أبحاث الدفاع البريطانية في مالفيرن وجامعة أكسفورد، بإثبات توزيع المفاتيح الكمومية المحمي بانتهاك متباينات بيل.

في عام 2008، تم تحقيق تبادل المفاتيح الآمنة بسرعة 1  ميجابت/ثانية (عبر 20  كم من الألياف الضوئية) و10  كيلوبت/ثانية (عبر 100  كم من الألياف) من خلال تعاون بين جامعة كامبريدج وشركة توشيبا باستخدام بروتوكول BB84 مع نبضات حالة وهمية . [ 32 ]

في عام 2007، حقق مختبر لوس ألاموس الوطني / المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) توزيع المفاتيح الكمومية عبر 148.7  كيلومترًا من الألياف الضوئية باستخدام بروتوكول BB84. [ 33 ] والجدير بالذكر أن هذه المسافة كافية لمعظم المسافات الموجودة في شبكات الألياف الضوئية الحالية. وفي عام 2006، حقق فريق أوروبي مشترك توزيع المفاتيح الكمومية في الفضاء الحر عبر مسافة 144  كيلومترًا بين جزيرتين من جزر الكناري باستخدام الفوتونات المتشابكة (مخطط إيكرت)، [ 34 ] وباستخدام بروتوكول BB84 المُحسَّن بحالات وهمية [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] في عام 2007. [ 40 ]

اعتبارًا من أغسطس 2015 حققت جامعة جنيف وشركة كورنينج أطول مسافة للألياف الضوئية (307  كم) [ 41 ]. وفي التجربة نفسها، تم توليد معدل مفتاح سري قدره 12.7 كيلوبت/ثانية، مما جعله النظام الأعلى معدلاً لنقل البيانات على مسافات تصل إلى 100 كم. وفي عام 2016، حقق فريق من كورنينج ومؤسسات مختلفة في الصين مسافة 404 كم، ولكن بمعدل نقل بيانات بطيء للغاية وغير عملي. [ 42 ]   

في يونيو 2017، حقق علماء الفيزياء بقيادة توماس جينوين في معهد الحوسبة الكمومية وجامعة واترلو في واترلو، كندا، أول عرض عملي لتوزيع المفاتيح الكمومية من جهاز إرسال أرضي إلى طائرة متحركة. وأفادوا بوجود روابط بصرية بمسافات تتراوح بين 3 و10  كيلومترات، وتمكنوا من توليد مفاتيح آمنة يصل طولها إلى 868 كيلوبايت. [ 43 ]

في يونيو/حزيران 2017، وفي إطار مشروع التجارب الكمومية على نطاق فضائي ، قام فيزيائيون صينيون بقيادة بان جيانوي من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية بقياس الفوتونات المتشابكة على مسافة 1203  كيلومترات بين محطتين أرضيتين، مما مهد الطريق لتجارب توزيع المفاتيح الكمومية العابرة للقارات في المستقبل. [ 44 ] أُرسلت الفوتونات من إحدى المحطتين الأرضيتين إلى القمر الصناعي الذي أطلقوا عليه اسم "ميسيوس" ، ثم عادت إلى محطة أرضية أخرى، حيث "لاحظوا بقاء التشابك بين فوتونين وانتهاك متباينة بيل بمقدار 2.37 ± 0.09 في ظل شروط أينشتاين المحلية الصارمة" على امتداد "طول إجمالي يتراوح بين 1600 و2400 كيلومتر". [ 45 ] وفي وقت لاحق من ذلك العام، تم تطبيق بروتوكول BB84 بنجاح عبر روابط الأقمار الصناعية من " ميسيوس" إلى محطات أرضية في الصين والنمسا. جُمعت المفاتيح واستُخدمت النتيجة لنقل الصور والفيديو بين بكين، الصين، وفيينا، النمسا. [ 46 ]

في أغسطس 2017، أثبت فريق في جامعة شنغهاي جياوتونغ تجريبياً أن حالات الاستقطاب الكمومية بما في ذلك الكيوبتات العامة للفوتون الواحد والحالات المتشابكة يمكن أن تبقى على قيد الحياة بعد السفر عبر مياه البحر، [ 47 ] مما يمثل الخطوة الأولى نحو الاتصالات الكمومية تحت الماء.

في مايو 2019، أبلغ فريق بقيادة هونغ غو من جامعة بكين وجامعة بكين للبريد والاتصالات عن اختبارات ميدانية لنظام توزيع المفاتيح الكمومية المتغيرة باستمرار عبر شبكات الألياف التجارية في شيآن وقوانغتشو على مسافات 30.02  كم (12.48  ديسيبل) و49.85  كم (11.62  ديسيبل) على التوالي. [ 48 ]

في ديسمبر 2020، اختبرت منظمة البحث والتطوير الدفاعية الهندية نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) بين مختبرين تابعين لها في منشأة حيدر آباد. وأظهر الاختبار أيضًا فعالية النظام في كشف محاولات أي طرف ثالث للتنصت على الاتصالات. وتم التحقق من صحة نظام الحماية الكمومي ضد التنصت على مدى يزيد عن 12 كيلومترًا (7.5 ميل) مع توهين 10 ديسيبل عبر قناة الألياف الضوئية. استُخدم مصدر ليزر ذو موجة مستمرة لتوليد الفوتونات دون تأثير إزالة الاستقطاب، وكانت دقة التوقيت في النظام في حدود البيكوثانية. وسجل كاشف الانهيار الضوئي أحادي الفوتون (SPAD) وصول الفوتونات، وحُقق معدل نقل المفاتيح في حدود كيلوبت في الثانية مع معدل خطأ كمومي منخفض. [ 49 ]   

في مارس 2021، أجرت منظمة أبحاث الفضاء الهندية تجربةً ناجحةً للاتصال الكمومي في الفضاء الحر لمسافة 300 متر. وقد تم عرض تقنية توزيع المفاتيح الكمومية في الفضاء الحر في مركز تطبيقات الفضاء (SAC) في أحمد آباد، بين مبنيين متقابلين داخل الحرم الجامعي، وذلك لعقد مؤتمرات الفيديو باستخدام إشارات مشفرة بمفتاح كمومي. واستخدمت التجربة جهاز استقبال NAVIC لمزامنة الوقت بين وحدتي الإرسال والاستقبال. وفي يناير 2022، تمكن العلماء الهنود من إنشاء قناة جوية بنجاح لتبادل الرسائل والصور المشفرة. وبعد نجاح تجربة الاتصال الكمومي بين محطتين أرضيتين، تخطط الهند لتطوير تقنية الاتصال الكمومي عبر الأقمار الصناعية (SBQC). [ 50 ] [ 51 ]

في يوليو 2022، نشر باحثون عملهم الذي يُطبّق تجريبيًا بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية المستقل عن الجهاز (DIQKD)، والذي يستخدم التشابك الكمومي (كما اقترح إيكرت) [ 12 ] لضمان مقاومة هجمات القرصنة الكمومية. [ 14 ] تمكنوا من إنشاء أيونين، يفصل بينهما متران تقريبًا، في حالة تشابك عالية الجودة باستخدام العملية التالية: يمتلك كل من أليس وبوب عقدة مصيدة أيونية تحتوي على كيوبت 88Sr + . في البداية، يتم إثارة الأيونات إلى حالة إلكترونية، مما يُنشئ حالة تشابك. تُنتج هذه العملية أيضًا فوتونين، يتم التقاطهما ونقلهما باستخدام ألياف بصرية، وعند هذه النقطة يتم إجراء قياس أساس بيل، ويتم إسقاط الأيونات إلى حالة تشابك عالية. أخيرًا، تُعاد الكيوبتات إلى مواقع جديدة في مصائد الأيونات منفصلة عن الوصلة البصرية لضمان عدم تسريب أي معلومات. تُكرر هذه العملية عدة مرات قبل بدء عملية توزيع المفاتيح. [ 14 ]

أظهرت تجربة منفصلة نُشرت في يوليو 2022 تطبيقًا لتقنية DIQKD التي تستخدم أيضًا اختبار متباينة بيل للتأكد من عمل الجهاز الكمومي، ولكن هذه المرة على مسافة أكبر بكثير تبلغ حوالي 400 متر، باستخدام ليف بصري طوله 700 متر. [ 15 ] كان إعداد التجربة مشابهًا لما ورد في الفقرة السابقة، مع بعض الاختلافات الرئيسية. تم توليد التشابك في رابط شبكة كمومية (QNL) بين ذرتين من 87Rb في مختبرين منفصلين يفصل بينهما 400 متر، متصلين بقناة طولها 700 متر. تتشابك الذرات عن طريق الإثارة الإلكترونية، وعند هذه النقطة يتم توليد فوتونين وجمعهما، لإرسالهما إلى جهاز قياس حالة بيل (BSM). يتم إسقاط الفوتونات على حالة |ψ +| ، مما يشير إلى أقصى تشابك. بقية بروتوكول تبادل المفاتيح المستخدم مشابه لبروتوكول QKD الأصلي، مع الاختلاف الوحيد في أن المفاتيح تُولّد بإعدادين للقياس بدلًا من إعداد واحد. [ 15 ]

منذ اقتراح توزيع المفاتيح الكمومية في المجال المزدوج عام 2018، أُجريت تجارب عديدة بهدف زيادة المسافة في نظام توزيع المفاتيح الكمومية. وقد نجحت إحدى هذه التجارب في توزيع معلومات المفاتيح عبر مسافة 833.8  كيلومترًا. [ 25 ]

في عام 2023، حقق علماء في المعهد الهندي للتكنولوجيا (IIT) دلهي توزيعًا للمفاتيح الكمومية (QKD) بدون عقدة موثوقة لمسافة تصل إلى 380 كيلومترًا في ألياف الاتصالات القياسية مع معدل خطأ بت كمومي منخفض للغاية (QBER). [ 52 ]

في عام 2024، حقق علماء في جنوب أفريقيا والصين توزيعًا قياسيًا للمفاتيح الكمومية في الغلاف الجوي بمسافة بلغت 12900  كيلومتر، باستخدام الليزر وقمر صناعي صغير في مدار أرضي منخفض . ونقلوا أكثر من مليون بت آمن كموميًا بين جنوب أفريقيا والصين خلال دورة واحدة للقمر الصناعي. [ 53 ]

تجاري

تقدم العديد من الشركات حول العالم خدمات توزيع المفاتيح الكمومية التجارية، على سبيل المثال: ID Quantique (جنيف)، وتوشيبا ، [ 54 ] وMagiQ Technologies, Inc. (نيويورك)، وQNu Labs ( بنغالورو ، الهند )، و QuintessenceLabs (أستراليا)، وQRate (روسيا)، وMerqury ( مالطا )، وSeQureNet (باريس)، وQuantum Optics Jena (ألمانيا)، و KEEQuant (ألمانيا). كما أن لدى العديد من الشركات الأخرى برامج بحثية نشطة، بما في ذلك KETS Quantum Security (المملكة المتحدة)، و HP ، وIBM ، وMitsubishi ، و NEC ، و NTT (انظر الروابط الخارجية للاطلاع على روابط البحث المباشرة).

في عام ٢٠٠٤، أُجريت أول عملية تحويل مصرفي في العالم باستخدام توزيع المفاتيح الكمومية في فيينا ، النمسا . [ ٥٥ ] استُخدمت تقنية التشفير الكمومي، التي قدمتها شركة Id Quantique السويسرية، في كانتون جنيف السويسري لنقل نتائج الاقتراع إلى العاصمة في الانتخابات الوطنية التي جرت في ٢١ أكتوبر ٢٠٠٧. [ ٥٦ ] في عام ٢٠١٣، قام معهد باتيل التذكاري بتركيب نظام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) من تطوير شركة Id Quantique بين حرمه الجامعي الرئيسي في كولومبوس، أوهايو، ومصنعه في دبلن المجاورة. [ ٥٧ ] تجري اختبارات ميدانية لشبكة طوكيو لتوزيع المفاتيح الكمومية منذ فترة. [ ٥٨ ]

شبكات توزيع المفاتيح الكمومية

داربا

كانت شبكة داربا الكمومية [ 59 ] شبكة توزيع مفاتيح كمومية مكونة من 10 عقد، عملت بشكل متواصل لمدة أربع سنوات، على مدار 24 ساعة يوميًا، من عام 2004 إلى عام 2007 في ولاية ماساتشوستس بالولايات المتحدة الأمريكية. طُوّرت هذه الشبكة من قِبل شركة بي بي إن تكنولوجيز ، وجامعة هارفارد ، وجامعة بوسطن ، بالتعاون مع مركز أبحاث آي بي إم ، والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا ، وشركة كينيتيك . وقد دعمت شبكة حاسوب إنترنت قائمة على المعايير ومحمية بتوزيع المفاتيح الكمومية.

SECOQC

تم إنشاء أول شبكة حاسوب محمية بتقنية توزيع المفاتيح الكمومية في أكتوبر 2008، خلال مؤتمر علمي في فيينا. تحمل هذه الشبكة اسم SECOQC ( الاتصالات الآمنة القائمة على التشفير الكمومي )، وقد موّل الاتحاد الأوروبي هذا المشروع. استخدمت الشبكة 200 كيلومتر من كابلات الألياف الضوئية القياسية لربط ستة مواقع في فيينا ومدينة سانت بولتن الواقعة على بُعد 69 كيلومترًا غربًا. [ 60 ]  

سويس كوانتوم

أنجزت شركة Id Quantique بنجاح أطول مشروع لاختبار توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) في بيئة ميدانية. كان الهدف الرئيسي لمشروع شبكة SwissQuantum، الذي تم تركيبه في منطقة جنيف الكبرى في مارس 2009، هو التحقق من موثوقية وقوة توزيع المفاتيح الكمومية في التشغيل المستمر لفترة طويلة في بيئة ميدانية. عملت الطبقة الكمومية لمدة عامين تقريبًا حتى تم إيقاف المشروع في يناير 2011، بعد فترة وجيزة من المدة المخطط لها للاختبار.

الشبكات الصينية

في مايو 2009، تم عرض شبكة كمومية هرمية في ووهو ، الصين . تتكون هذه الشبكة الهرمية من شبكة أساسية تضم أربع عقد تربط عددًا من الشبكات الفرعية. وترتبط العقد الأساسية عبر موجه كمومي مزود بمفاتيح ضوئية. كما ترتبط العقد داخل كل شبكة فرعية عبر مفتاح ضوئي، والذي بدوره يرتبط بالشبكة الأساسية عبر مرحل موثوق. [ 61 ]

أُطلقت مهمة QUESS الفضائية في أغسطس 2016، وأنشأت قناة تشفير كمومي دولية بين الصين ومعهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية في فيينا ، النمسا ، على مسافة أرضية تبلغ 7500 كيلومتر (4700 ميل) ، مما أتاح إجراء أول مكالمة فيديو كمومية آمنة عابرة للقارات. [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] وبحلول أكتوبر 2017، كان خط ألياف ضوئية بطول 2000 كيلومتر يعمل بين بكين وجينان وخفي وشنغهاي . [ 65 ] وتشكل هذه الخطوط مجتمعةً أول شبكة كمومية فضائية أرضية في العالم. [ 66 ] ومن المتوقع إطلاق ما يصل إلى 10 أقمار صناعية من طراز Micius/QUESS، [ 67 ] مما يسمح بإنشاء شبكة مشفرة كموميًا أوروبية آسيوية بحلول عام 2020، وشبكة عالمية بحلول عام 2030. [ 68 ] [ 69 ]  

شبكة طوكيو لتوزيع المفاتيح الكمومية

تم تدشين شبكة طوكيو لتوزيع المفاتيح الكمومية [ 70 ] في اليوم الأول من مؤتمر UQCC2010. وتضم الشبكة تعاونًا دوليًا بين سبعة شركاء: NEC ، و Mitsubishi Electric ، و NTT، و NICT من اليابان، ومشاركة من أوروبا من خلال Toshiba Research Europe Ltd. (المملكة المتحدة)، وId Quantique (سويسرا)، وAll Vienna (النمسا). ويمثل "All Vienna" باحثون من المعهد النمساوي للتكنولوجيا (AIT)، ومعهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية (IQOQI)، وجامعة فيينا .

مختبر لوس ألاموس الوطني

يُشغّل مختبر لوس ألاموس الوطني شبكة مركزية منذ عام ٢٠١١. تُوجّه جميع الرسائل عبر المركز. يُجهّز النظام كل عقدة في الشبكة بأجهزة إرسال كمومية - أي ليزرات - دون الحاجة إلى كاشفات فوتونات باهظة الثمن وكبيرة الحجم. المركز هو الوحيد الذي يستقبل الرسائل الكمومية. للتواصل، تُرسل كل عقدة رمزًا لمرة واحدة إلى المركز، الذي يستخدمه بدوره للتواصل بشكل آمن عبر رابط تقليدي. يستطيع المركز توجيه هذه الرسالة إلى عقدة أخرى باستخدام رمز لمرة واحدة آخر من العقدة الثانية. لا تكون الشبكة بأكملها آمنة إلا إذا كان المركز المركزي آمنًا. لا تتطلب العقد الفردية أكثر من ليزر واحد: يبلغ حجم العقد النموذجية تقريبًا حجم علبة أعواد ثقاب. [ ٧١ ]

شبكة سنغافورة الوطنية الآمنة من الكم (NQSN+)

بعد نجاح التجارب الأولية لشبكة الاختبار الوطنية الآمنة من الحوسبة الكمومية ، أطلقت هيئة تطوير الإعلام والاتصالات (IMDA) شبكة الاختبار الوطنية الآمنة من الحوسبة الكمومية بلس (NQSN+) في عام 2023، وهي جزء من المخطط الاستراتيجي للاتصال الرقمي في سنغافورة، والذي يحدد المرحلة التالية من الاتصال الرقمي في سنغافورة حتى عام 2030. ستدعم NQSN+ مشغلي الشبكات في نشر شبكات آمنة من الحوسبة الكمومية على مستوى البلاد، مما يتيح للشركات سهولة الوصول إلى حلول آمنة من الحوسبة الكمومية لحماية بياناتها الحيوية. ستبدأ NQSN+ مع مشغلي شبكتين، وهما Singtel وSPTel، بالإضافة إلى SpeQtral. سيقوم كل منهم ببناء شبكة وطنية قابلة للتشغيل البيني وآمنة من الحوسبة الكمومية لخدمة جميع الشركات. يمكن للشركات التعاون مع مشغلي NQSN+ لدمج حلول آمنة من الحوسبة الكمومية مثل توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) والتشفير ما بعد الكمومي (PQC) لضمان أمنها في عصر الحوسبة الكمومية. [ 72 ]

إيجل-1

تخطط وكالة الفضاء الأوروبية والاتحاد الأوروبي لإطلاق القمر الصناعي Eagle-1 في أواخر عام 2026 أو أوائل عام 2027 ، وهو نظام تجريبي لتوزيع المفاتيح الكمومية في الفضاء. [ 73 ]

الهجمات وإثباتات الأمان

اعتراض وإعادة إرسال

أبسط أنواع الهجمات الممكنة هي هجوم الاعتراض وإعادة الإرسال، حيث تقيس إيف الحالات الكمومية (الفوتونات) التي ترسلها أليس، ثم ترسل حالات بديلة إلى بوب، مُجهزة بالحالة التي تقيسها. في بروتوكول BB84، يُنتج هذا أخطاءً في المفتاح المشترك بين أليس وبوب. ولأن إيف لا تعرف الأساس الذي تُشفّر به الحالة التي أرسلتها أليس، فلا يسعها إلا التخمين بشأن الأساس الذي تقيس به، تمامًا كما يفعل بوب. إذا اختارت بشكل صحيح، فإنها تقيس حالة استقطاب الفوتون الصحيحة كما أرسلتها أليس، وتعيد إرسال الحالة الصحيحة إلى بوب. أما إذا اختارت بشكل خاطئ، فإن الحالة التي تقيسها تكون عشوائية، ولا يمكن أن تكون الحالة المرسلة إلى بوب هي نفسها الحالة التي أرسلتها أليس. إذا قاس بوب هذه الحالة بنفس الأساس الذي أرسلته أليس، فإنه سيحصل أيضًا على نتيجة عشوائية - لأن إيف أرسلت له حالة بالأساس المعاكس - مع احتمال 50% لنتيجة خاطئة (بدلاً من النتيجة الصحيحة التي كان سيحصل عليها لولا وجود إيف). يوضح الجدول أدناه مثالاً على هذا النوع من الهجمات.

مقطع عشوائي من أليس01101001
أساس إرسال أليس العشوائي
استقطاب الفوتون الذي ترسله أليس
أساس القياس العشوائي لإيف
تقيس إيف الاستقطاب وترسل
أساس القياس العشوائي لبوب
يقيس بوب استقطاب الفوتون
مناقشة عامة للأساس
مفتاح سري مشترك0001
أخطاء في المفتاح✓✘✓✓

احتمال اختيار إيف للأساس الخاطئ هو 50% (بافتراض أن أليس تختار عشوائيًا)، وإذا قاس بوب هذا الفوتون المُعترض في الأساس الذي أرسلته أليس، فسيحصل على نتيجة عشوائية، أي نتيجة خاطئة باحتمال 50%. وبالتالي، فإن احتمال أن يُحدث الفوتون المُعترض خطأً في سلسلة المفاتيح هو 50% × 50% = 25%. إذا قارنت أليس وبوب النتائج علنًان{\displaystyle n}من بين أجزائهم الرئيسية (وبالتالي استبعادها كأجزاء رئيسية، لأنها لم تعد سرية) فإن احتمال أن يجدوا اختلافًا ويحددوا وجود حواء هو

Pد=1-(34)ن{\displaystyle P_{d}=1-\left({\frac {3}{4}}\right)^{n}}

لذا، للكشف عن المتنصت باحتماليةPد=0.999999999{\displaystyle P_{d}=0.999999999}أليس وبوب بحاجة إلى المقارنةن=72{\displaystyle n=72}النقاط الرئيسية.

هجوم الوسيط

يُعدّ توزيع المفاتيح الكمومية عرضةً لهجوم الوسيط عند استخدامه دون مصادقة، بنفس القدر الذي تُعدّ عليه أي بروتوكولات تقليدية، إذ لا يوجد مبدأ معروف في ميكانيكا الكم قادر على التمييز بين الصديق والعدو. وكما هو الحال في البروتوكولات التقليدية، لا يستطيع كلٌّ من أليس وبوب التحقق من هوية الآخر وإنشاء اتصال آمن دون وجود وسيلة للتحقق من هوية كلٍّ منهما (مثل سرّ مشترك أولي). إذا كان لدى أليس وبوب سرّ مشترك أولي، فيمكنهما استخدام نظام مصادقة آمن تمامًا (مثل كارتر-ويغمان ، [ 74 ] ) مع توزيع المفاتيح الكمومية لتوسيع هذا المفتاح بشكل أُسّي، باستخدام جزء صغير من المفتاح الجديد لمصادقة الجلسة التالية. [ 75 ] وقد اقتُرحت عدة طرق لإنشاء هذا السرّ المشترك الأولي، على سبيل المثال باستخدام طرف ثالث [ 76 ] ، ونظرية الفوضى [ 77 ] ، وبروتوكولات ما بعد الكم [ 78 ] ، ووظائف مادية غير قابلة للاستنساخ [ 79 ] [ 80 ] . ومع ذلك، لا يمكن استخدام سوى عائلة "شبه العالمية القوية" من دوال التجزئة من أجل المصادقة الآمنة بشكل مطلق. [ 81 ]

هجوم تقسيم عدد الفوتونات

في بروتوكول BB84، تُرسل أليس حالات كمومية إلى بوب باستخدام فوتونات مفردة. عمليًا، تستخدم العديد من التطبيقات نبضات ليزر مُخفَّفة إلى مستوى منخفض جدًا لإرسال هذه الحالات. تحتوي هذه النبضات على عدد قليل جدًا من الفوتونات، على سبيل المثال 0.2 فوتون لكل نبضة، موزعة وفقًا لتوزيع بواسون . هذا يعني أن معظم النبضات لا تحتوي فعليًا على أي فوتونات (لا تُرسل أي نبضة)، بينما تحتوي بعض النبضات على فوتون واحد (وهو المطلوب)، وعدد قليل منها يحتوي على فوتونين أو أكثر. إذا احتوت النبضة على أكثر من فوتون واحد، فبإمكان إيف فصل الفوتونات الزائدة وإرسال الفوتون المفرد المتبقي إلى بوب. هذا هو أساس هجوم تقسيم عدد الفوتونات، [ 82 ] [ 83 ] حيث تخزن إيف هذه الفوتونات الزائدة في ذاكرة كمومية حتى يكتشف بوب الفوتون المفرد المتبقي وتكشف أليس أساس التشفير. عندها تستطيع إيف قياس فوتوناتها بالأساس الصحيح والحصول على معلومات حول المفتاح دون إدخال أخطاء قابلة للكشف.

حتى مع إمكانية وقوع هجوم PNS، لا يزال من الممكن توليد مفتاح آمن، كما هو موضح في برهان أمان GLLP؛ [ 84 ] ومع ذلك، يلزم قدر أكبر بكثير من تضخيم الخصوصية، مما يقلل معدل المفتاح الآمن بشكل كبير (مع PNS، يتناسب المعدل طرديًا معت2{\displaystyle t^{2}}بالمقارنة معت{\displaystyle t}بالنسبة لمصادر الفوتون الواحد، حيثت{\displaystyle t}(هي نفاذية القناة الكمومية).

توجد عدة حلول لهذه المشكلة. الحل الأوضح هو استخدام مصدر فوتون واحد حقيقي بدلاً من الليزر المُخفَّف. ورغم أن هذه المصادر لا تزال في مرحلة التطوير، فقد نُفِّذت بنجاح عملية توزيع المفاتيح الكمومية باستخدامها. [ 85 ] مع ذلك، ونظرًا لأن المصادر الحالية تعمل بكفاءة منخفضة، فإن معدلات مفاتيح التردد ومسافات الإرسال محدودة. يتمثل حل آخر في تعديل بروتوكول BB84، كما هو الحال في بروتوكول SARG04 على سبيل المثال ، [ 86 ] حيث يتناسب معدل المفتاح الآمن طرديًا معت3/2{\displaystyle t^{3/2}}في بروتوكول SARG04، تُشفّر معلومات البتات الكلاسيكية في الأساس بدلاً من الاستقطاب. هذه العملية، التي تُعرف باسم "التصفية"، تجعل SARG04 أكثر مقاومة لهجمات PNS. كما وُجد أن SARG04 يسمح بمسافات اتصال آمنة أطول مقارنةً ببروتوكول BB84، مع الاستمرار في استخدام مصدر ليزر مُخفَّف. [ 87 ]

الحل الأكثر جدوى هو حالات التمويه [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] ، حيث ترسل أليس عشوائيًا بعض نبضات الليزر الخاصة بها بمتوسط ​​عدد فوتونات أقل. يمكن استخدام حالات التمويه هذه للكشف عن هجوم PNS، إذ لا تملك إيف أي وسيلة للتمييز بين النبضات الأصلية والتمويهية. باستخدام هذه الفكرة، يتناسب معدل المفتاح الآمن طرديًا معت{\displaystyle t}، كما هو الحال بالنسبة لمصدر فوتون واحد. وقد تم تطبيق هذه الفكرة بنجاح أولاً في جامعة تورنتو، [ 88 ] [ 89 ] وفي العديد من تجارب توزيع المفاتيح الكمومية اللاحقة، [ 90 ] مما يسمح بمعدلات مفاتيح عالية آمنة ضد جميع الهجمات المعروفة.

رفض الخدمة

نظراً لأنّ الربط بين النقطتين عبر توزيع المفاتيح الكمومية يتطلب حالياً خط ألياف ضوئية مخصص (أو خط رؤية مباشر في الفضاء الحر)، يُمكن شنّ هجوم حجب الخدمة ببساطة عن طريق قطع الخط أو حجبه. وهذا أحد دوافع تطوير شبكات توزيع المفاتيح الكمومية، التي تُوجّه الاتصالات عبر روابط بديلة في حال حدوث انقطاع.

هجمات حصان طروادة

يمكن لـ"إيف" اختراق نظام توزيع المفاتيح الكمومية عن طريق إرسال ضوء ساطع إلى القناة الكمومية وتحليل الانعكاسات الخلفية في هجوم حصان طروادة. وقد أظهرت دراسة بحثية حديثة أن "إيف" تستطيع تمييز اختيار "بوب" للأساس السري باحتمالية تزيد عن 90%، مما يؤدي إلى اختراق أمان النظام. [ 91 ]

أدلة أمنية

إذا افترضنا أن إيف تمتلك موارد غير محدودة، كقوة الحوسبة الكلاسيكية والكمومية على حد سواء، فإن ذلك يزيد من احتمالية وقوع هجمات عديدة. وقد ثبتت أمان BB84 ضد جميع الهجمات التي تسمح بها ميكانيكا الكم، سواءً عند إرسال المعلومات باستخدام مصدر فوتوني مثالي لا يُصدر إلا فوتونًا واحدًا في كل مرة، [ 92 ] أو باستخدام مصادر فوتونية عملية تُصدر أحيانًا نبضات متعددة الفوتونات. [ 84 ] هذه البراهين آمنة بشكل مطلق، بمعنى أنها لا تفرض أي شروط على الموارد المتاحة للمتنصت؛ ومع ذلك، توجد شروط أخرى مطلوبة:

  1. لا تستطيع إيف الوصول فعلياً إلى أجهزة التشفير وفك التشفير الخاصة بأليس وبوب.
  2. يجب أن تكون مولدات الأرقام العشوائية التي تستخدمها أليس وبوب موثوقة وعشوائية حقًا (على سبيل المثال مولد الأرقام العشوائية الكمومية ).
  3. يجب التحقق من صحة قناة الاتصال التقليدية باستخدام نظام مصادقة آمن بشكل مطلق.
  4. يجب تشفير الرسالة باستخدام نظام مشابه لنظام المفتاح لمرة واحدة

القرصنة الكمومية

تستهدف هجمات القرصنة نقاط الضعف في تشغيل بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) أو أوجه القصور في مكونات الأجهزة المادية المستخدمة في بناء نظام QKD. إذا أمكن التلاعب بالمعدات المستخدمة في توزيع المفاتيح الكمومية، فمن الممكن توليد مفاتيح غير آمنة باستخدام هجوم مولد الأرقام العشوائية . ومن أنواع الهجمات الشائعة الأخرى هجوم حصان طروادة [ 93 ] الذي لا يتطلب الوصول المادي إلى نقاط النهاية: فبدلاً من محاولة قراءة الفوتونات المفردة لأليس وبوب، ترسل إيف نبضة ضوئية كبيرة إلى أليس بين الفوتونات المرسلة. تعكس معدات أليس جزءًا من ضوء إيف، مما يكشف حالة أساس أليس (مثل المستقطب). يمكن اكتشاف هذا الهجوم، على سبيل المثال، باستخدام كاشف تقليدي للتحقق من الإشارات غير المشروعة (أي الضوء الصادر من إيف) التي تدخل نظام أليس. ويُفترض أيضًا أنه يمكن صد معظم هجمات القرصنة بطريقة مماثلة عن طريق تعديل التنفيذ، على الرغم من عدم وجود دليل رسمي على ذلك.

تُعرف الآن عدة هجمات أخرى، بما في ذلك هجمات الحالة المزيفة [ 94 ] ، وهجمات إعادة تعيين الطور [ 95 ] ، وهجمات إزاحة الوقت [ 96 ] . وقد تم إثبات هجوم إزاحة الوقت على نظام تشفير كمومي تجاري [ 97 ] . يُعد هذا أول إثبات للاختراق الكمومي ضد نظام توزيع مفاتيح كمومي غير مُصنّع محليًا. لاحقًا، تم إثبات هجوم إعادة تعيين الطور أيضًا على نظام توزيع مفاتيح كمومي مفتوح المصدر مُهيأ خصيصًا لأغراض البحث (صُنع ووُفر من قِبل الشركة السويسرية Id Quantique ضمن برنامجها للاختراق الكمومي) [ 98 ] . وهو أحد أوائل هجمات "الاعتراض وإعادة الإرسال" التي تُنفذ على تطبيق توزيع مفاتيح كمومي شائع الاستخدام في أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية التجارية. وقد حظي هذا العمل بتغطية إعلامية واسعة [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] [ 102 ].

أُجري أول هجوم ادعى القدرة على التجسس على المفتاح بالكامل [ 103 ] دون ترك أي أثر في عام 2010. وقد أظهرت التجارب إمكانية التحكم عن بُعد بشكل كامل في كاشفات الفوتون المفرد في جهازين تجاريين باستخدام إضاءة ساطعة مصممة خصيصًا. وفي سلسلة من المنشورات اللاحقة [ 104 ] [ 105 ] [ 106 ] ، أظهر التعاون بين الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا في النرويج ومعهد ماكس بلانك لعلوم الضوء في ألمانيا، عدة طرق للتجسس بنجاح على أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية التجارية، بالاعتماد على نقاط ضعف الثنائيات الضوئية الانهيارية (APDs) العاملة في وضع البوابة. وقد حفز هذا البحث على دراسة مناهج جديدة لتأمين شبكات الاتصالات. [ 107 ]

توزيع المفاتيح الكمومية المضادة للواقع

يمكن إنجاز مهمة توزيع مفتاح سري حتى عندما لا يمر الجسيم (الذي يحمل المعلومات السرية، مثل الاستقطاب) عبر القناة الكمومية باستخدام بروتوكول طوره تاي-غون نوه. [ 108 ] هنا، تُولّد أليس فوتونًا، وبسبب عدم قياسه إلا لاحقًا، فإنه يوجد في حالة تراكب بين المسارين (أ) و(ب) في آنٍ واحد. يبقى المسار (أ) داخل جهاز أليس الآمن، بينما ينتقل المسار (ب) إلى بوب. من خلال رفض الفوتونات التي يستقبلها بوب وقبول الفوتونات التي لا يستقبلها فقط، يستطيع بوب وأليس إنشاء قناة آمنة، أي أن محاولات إيف لقراءة الفوتونات الافتراضية ستظل قابلة للكشف. يستخدم هذا البروتوكول ظاهرة كمومية مفادها أن إمكانية إرسال فوتون تؤثر حتى عندما لا يُرسل. يستخدم ما يسمى بالقياس الخالي من التفاعل هذا التأثير الكمي أيضًا، كما هو الحال في مشكلة اختبار القنابل ، حيث يمكن للمجرب أن يحدد بشكل مفاهيمي أي القنابل ليست فاشلة دون تفجيرها، إلا بمعنى افتراضي .

تاريخ

طُرح التشفير الكمومي لأول مرة على يد ستيفن ويزنر ، الذي كان يعمل آنذاك في جامعة كولومبيا بنيويورك، والذي قدم في أوائل سبعينيات القرن الماضي مفهوم التشفير الكمومي المترافق. رُفضت ورقته البحثية الرائدة بعنوان "التشفير المترافق" من قِبل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) في نظرية المعلومات، ولكنها نُشرت في نهاية المطاف عام 1983 في مجلة SIGACT News (15:1، الصفحات  78-88، 1983). في هذه الورقة، أوضح ويزنر كيفية تخزين أو إرسال رسالتين عن طريق ترميزهما في "متغيرين مترافقين"، مثل الاستقطاب الخطي والدائري للضوء، بحيث يمكن استقبال أحدهما وفك ترميزه، وليس كليهما. وقد جسّد فكرته من خلال تصميم أوراق نقدية غير قابلة للتزوير. بعد عقد من الزمن، وبناءً على هذا العمل، اقترح تشارلز إتش. بينيت ، من مركز أبحاث توماس جيه. واتسون التابع لشركة IBM ، وجيل براسارد ، من جامعة مونتريال ، طريقة للاتصال الآمن تعتمد على "المتغيرات المترافقة" التي طرحها ويزنر. [ 109 ] في عام 1990، قام أرتور إيكرت، الذي كان آنذاك طالب دكتوراه في كلية وولفسون بجامعة أكسفورد ، بتطوير نهج مختلف لتوزيع المفاتيح الكمومية بناءً على التشابك الكمومي.

التحديات

على الرغم من الإنجازات التي تحققت في مجال توزيع المفاتيح الكمومية (QKD)، إلا أن هناك العديد من التحديات التي يجب معالجتها لتحقيق فوائدها الكاملة. يكمن التحدي الرئيسي في العيوب الحتمية التي تحدث أثناء إعداد ونقل وقياس الحالات الكمومية. [ 110 ] تجعل هذه العيوب من الصعب، إن لم يكن من المستحيل، التمييز بين تصرفات الأطراف الشرعية وتصرفات المتنصتين. وهذا أحد أسباب وجوب عزو الأخطاء إلى التنصت، مما يستلزم أداءً عاليًا جدًا لأنظمة بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية. تؤثر هذه التحديات على جوانب مختلفة من مخططات توزيع المفاتيح الكمومية، ولا سيما معدل المفتاح السري، ومسافة الإرسال، والتكلفة، والأمان العملي. [ 16 ] في حين تم اقتراح تطبيقات بديلة لتوزيع المفاتيح الكمومية، مثل توزيع المفاتيح الكمومية باستخدام حالات وهمية أو توزيع المفاتيح الكمومية المستقل عن الجهاز، لمعالجة هذه المشكلات، إلا أن النشر على نطاق واسع لا يزال صعبًا بسبب فقدان القناة وعدم الترابط الكمومي، مما يؤدي إلى انخفاض معدل المفتاح السري نسبيًا. نتيجةً لهذه التحديات المرتبطة بتنفيذ بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية، نصحت الحكومات بعدم استخدامها في التطبيقات التجارية والعسكرية. [ 111 ] لذلك، ولتحقيق توزيع المفاتيح الكمومية العملي على نطاق واسع للاتصالات اليومية الآمنة، من الضروري تطوير أساليب ونماذج فعالة تعالج هذه التحديات. [ 112 ]

مستقبل

تستهدف الأنظمة التجارية الحالية بشكل أساسي الحكومات والشركات ذات المتطلبات الأمنية العالية. ويُستخدم توزيع المفاتيح عبر البريد السريع عادةً في مثل هذه الحالات، حيث يُعتقد أن أنظمة توزيع المفاتيح التقليدية لا توفر ضمانًا كافيًا. يتميز هذا النظام بعدم وجود قيود جوهرية على المسافة، وعلى الرغم من طول مدة النقل، يمكن أن يكون معدل النقل مرتفعًا بفضل توفر أجهزة تخزين محمولة ذات سعة كبيرة. ويكمن الاختلاف الرئيسي في توزيع المفاتيح الكمومية في القدرة على كشف أي محاولة اعتراض للمفتاح، بينما لا يمكن إثبات أو اختبار أمان المفتاح مع البريد السريع. كما تتميز أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) بأنها آلية، مع موثوقية أعلى وتكاليف تشغيل أقل من شبكة البريد السريع الآمنة.

تم اقتراح بروتوكول كاك ثلاثي المراحل كطريقة للاتصال الآمن تعتمد كلياً على الحوسبة الكمومية، على عكس توزيع المفاتيح الكمومية الذي يستخدم فيه التحويل التشفيري خوارزميات كلاسيكية. [ 113 ]

تشمل العوامل التي تحول دون اعتماد توزيع المفاتيح الكمومية على نطاق واسع خارج المناطق ذات الحماية العالية تكلفة المعدات، وعدم وجود تهديد مثبت لبروتوكولات تبادل المفاتيح الحالية. ومع ذلك، وبفضل وجود شبكات الألياف الضوئية في العديد من البلدان، فإن البنية التحتية متوفرة لاستخدام أوسع نطاقًا.

تم إنشاء مجموعة مواصفات صناعية (ISG) تابعة للمعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات ( ETSI ) لمعالجة قضايا التقييس في التشفير الكمي. [ 114 ]

تقوم معاهد القياس الأوروبية، في سياق المشاريع المخصصة، [ 115 ] [ 116 ] بتطوير القياسات المطلوبة لتوصيف مكونات أنظمة QKD.

حصلت شركة توشيبا أوروبا على جائزة مرموقة من معهد الفيزياء للابتكار في مجال الأعمال. ويُكرّم هذا التكريم تقنية توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) الرائدة التي طورتها توشيبا على مدى عقدين من البحث، والتي تحمي البنية التحتية للاتصالات من التهديدات السيبرانية الحالية والمستقبلية، وتُسهم في تسويق منتجات مصنعة في المملكة المتحدة، مما يمهد الطريق لإنترنت الكم.

كما فازت توشيبا بجائزة شبه الجائزة الكبرى في فئة الحلول عن تقنية QKD، وحصلت على جائزة وزير الاقتصاد والتجارة والصناعة في معرض CEATEC AWARD 2021، وهي الجوائز المرموقة التي تُقدم في معرض CEATEC، المعرض التجاري الرائد في صناعة الإلكترونيات في اليابان. [ 118 ]

إهمال توزيعات المفاتيح الكمومية من قبل المؤسسات الحكومية

بالنظر إلى التحديات العملية المطروحة أدناه، توصي العديد من المنظمات باستخدام " التشفير ما بعد الكمومي (أو التشفير المقاوم للكم)" بدلاً من توزيع المفاتيح الكمومية.

  1. وكالة الأمن القومي الأمريكية ، [ 119 ]
  2. وكالة الاتحاد الأوروبي للأمن السيبراني (ENISA)، [ 120 ]
  3. المركز الوطني للأمن السيبراني في المملكة المتحدة ، [ 121 ]
  4. الأمانة الفرنسية للدفاع والأمن (ANSSI)، [ 122 ]
  5. المكتب الاتحادي الألماني لأمن المعلومات (BSI) [ 123 ]
  6. أستراليا ASD [ 124 ]
  7. الوكالة الوطنية الهولندية لأمن الاتصالات (NLNCSA)
  8. والهيئة الوطنية السويدية لأمن الاتصالات، والقوات المسلحة السويدية [ 125 ]

فعلى سبيل المثال، تتناول وكالة الأمن القومي الأمريكية خمس قضايا: [ 119 ]

  • يُعدّ توزيع المفاتيح الكمومية حلاً جزئياً فقط. إذ يُولّد هذا التوزيع مواد التشفير اللازمة لخوارزمية التشفير التي توفر السرية. ويمكن استخدام هذه المواد أيضاً في خوارزميات التشفير المتناظر لضمان سلامة البيانات والتحقق من صحتها، شريطة وجود ضمان تشفيري بأن عملية الإرسال الأصلية عبر توزيع المفاتيح الكمومية صادرة من الكيان المطلوب (أي التحقق من مصدر الكيان). مع ذلك، لا يوفر توزيع المفاتيح الكمومية وسيلة للتحقق من مصدر الإرسال نفسه. لذا، يتطلب التحقق من المصدر استخدام التشفير غير المتناظر أو مفاتيح مُسبقة التجهيز. علاوة على ذلك، يمكن توفير خدمات السرية التي يوفرها توزيع المفاتيح الكمومية باستخدام التشفير المقاوم للحوسبة الكمومية، والذي عادةً ما يكون أقل تكلفةً وأكثر وضوحاً من حيث مستوى المخاطر.
  • يتطلب توزيع المفاتيح الكمومية معدات خاصة. يعتمد هذا الأسلوب على الخصائص الفيزيائية، ويستمد أمانه من اتصالات فريدة على مستوى الطبقة الفيزيائية. يتطلب ذلك من المستخدمين استئجار وصلات ألياف ضوئية مخصصة أو إدارة أجهزة إرسال في الفضاء الحر. لا يمكن تنفيذه برمجياً أو كخدمة على الشبكة، ولا يمكن دمجه بسهولة في معدات الشبكة الحالية. ولأنه يعتمد على الأجهزة، فإنه يفتقر إلى المرونة اللازمة للتحديثات أو التحديثات الأمنية.
  • يؤدي توزيع المفاتيح الكمومية إلى زيادة تكاليف البنية التحتية ومخاطر التهديدات الداخلية. تتطلب شبكات توزيع المفاتيح الكمومية في كثير من الأحيان استخدام خوادم وسيطة موثوقة، مما يستلزم تكلفة إضافية لتأمين المنشآت ومخاطر أمنية إضافية من التهديدات الداخلية. وهذا بدوره يستبعد العديد من حالات الاستخدام.
  • يُعدّ تأمين نظام توزيع المفاتيح الكمومية والتحقق من صحته تحديًا كبيرًا. فالأمان الفعلي الذي يوفره هذا النظام ليس الأمان النظري المطلق الذي توفره قوانين الفيزياء (كما هو مُنمذج ومُقترح غالبًا)، بل هو الأمان المحدود الذي يُمكن تحقيقه من خلال تصميمات الأجهزة والهندسة. ومع ذلك، فإن هامش الخطأ في أمان التشفير أقل بكثير مما هو متاح في معظم سيناريوهات الهندسة الفيزيائية، مما يجعل التحقق من صحته أمرًا بالغ الصعوبة. وقد تُؤدي الأجهزة المُستخدمة في توزيع المفاتيح الكمومية إلى ظهور ثغرات أمنية، مما أسفر عن العديد من الهجمات المعروفة على أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية التجارية. [ 126 ]
  • يزيد توزيع المفاتيح الكمومية من خطر حجب الخدمة. كما أن حساسية هذه التقنية للتنصت، والتي تُعتبر الأساس النظري لمزاعم أمان توزيع المفاتيح الكمومية، تُظهر أن حجب الخدمة يُشكل خطراً كبيراً عليها.

استجابةً للمشكلة الأولى المذكورة أعلاه، طُرحت محاولاتٌ عالميةٌ لتوفير مفاتيح المصادقة باستخدام التشفير ما بعد الكمومي (أو التشفير المقاوم للكم). من جهة أخرى، يُصنَّف التشفير المقاوم للكم ضمن فئة التشفير الحاسوبي. في عام ٢٠١٥، نُشرت نتائج بحثية تُشير إلى ضرورة توخي الحذر الكافي عند التنفيذ لتحقيق أمن المعلومات للنظام ككل عند استخدام مفاتيح مصادقة غير آمنة من الناحية النظرية للمعلومات (إذا لم يكن مفتاح المصادقة آمنًا من الناحية النظرية للمعلومات، يُمكن للمهاجم اختراقه للسيطرة على جميع الاتصالات الكلاسيكية والكمومية وإعادة توجيهها لشن هجوم الوسيط ). [ ١٢٧ ] كما تُشير شركة إريكسون، وهي شركة خاصة، إلى المشكلات المذكورة أعلاه، ثم تُقدم تقريرًا يُفيد بأنها قد لا تتمكن من دعم نموذج أمن الثقة الصفرية ، وهو اتجاه حديث في تكنولوجيا أمن الشبكات. [ ١٢٨ ]

بينما يركز توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) على تأمين توليد المفاتيح، تركز تقنيات أمان الطبقة الفيزيائية الأخرى (PLS) على حماية حمولة الإرسال عالية السرعة نفسها، بما في ذلك أي مفاتيح موجودة بداخلها. وتستخدم الأساليب الناشئة، مثل الفوضى البصرية أو إخفاء المعلومات البصرية، ترميز الطور الطيفي لتشتيت إشارة البيانات، ودفنها ضمن مستوى الضوضاء البصرية. [ 129 ]

من خلال جعل شكل الموجة الضوئية الخام غير قابل للتمييز عن التشويش الخلفي، تمنع هذه الطرق التسجيل المادي للنص المشفر. وهذا يجعل البيانات فعليًا "غير قابلة للاستغلال" من قبل المهاجمين، حيث لا يمكن رقمنة أي إشارة صالحة أو تخزينها لفك تشفيرها لاحقًا. وقد أثبتت التجارب الميدانية الحديثة هذه القدرة بسرعة 100 جيجابت/ثانية عبر 200 كيلومتر من البنية التحتية لتقنية DWDM ، مما يؤكد إمكانية الحفاظ على الأمن المادي عبر شبكات النقل لمسافات طويلة القياسية دون الحاجة إلى الألياف المظلمة التي غالبًا ما ترتبط بتوزيع المفاتيح الكمومية. [ 130 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 سكاراني، فاليريو؛ بيكمان-باسكوينوتشي، هيلي؛ سيرف، نيكولاس جيه؛ دوسيك، ميلوسلاف؛ لوتكينهاوس، نوربرت؛ بيف، مومتشيل (29 سبتمبر 2009). "أمن توزيع المفاتيح الكمومية العملي" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 81 (3): 1301-1350 . arXiv : 0802.4155 . Bibcode : 2009RvMP...81.1301S . doi : 10.1103/RevModPhys.81.1301 .
  2. ↑ رينر، ريناتو؛ وولف، رامونا (مايو 2023). "الميزة الكمومية في علم التشفير" . مجلة AIAA . 61 (5): 1895-1910 . arXiv : 2206.04078 . Bibcode : 2023AIAAJ..61.1895R . doi : 10.2514/1.J062267 . ISSN 0001-1452 . 
  3. ↑ شانون، سي إي (1949). "نظرية الاتصالات لأنظمة السرية*". مجلة بيل سيستم التقنية . 28 (4). معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE): 656-715 . Bibcode : 1949BSTJ...28..656S . doi : 10.1002/j.1538-7305.1949.tb00928.x . hdl : 10338.dmlcz/119717 . ISSN 0005-8580 . 
  4. 1 2 3 جيسين، نيكولاس؛ ريبوردي، غريغوار؛ تيتل، فولفغانغ؛ زبيندن، هوغو (8 مارس 2002). "التشفير الكمي" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 74 (1): 145-195 . arXiv : quant-ph/0101098 . Bibcode : 2002RvMP...74..145G . doi : 10.1103/RevModPhys.74.145 .
  5. ↑ إيكرت، آرثر ك. (5 أغسطس 1991). "التشفير الكمي القائم على نظرية بيل" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 67 (6): 661-663 . Bibcode : 1991PhRvL..67..661E . doi : 10.1103/PhysRevLett.67.661 . PMID 10044956 . 
  6. ↑ بينيت، سي إتش؛ براسارد، جي. (1984). "التشفير الكمي: توزيع المفتاح العام ورمي العملة". وقائع المؤتمر الدولي للحواسيب والأنظمة ومعالجة الإشارات، بنغالور، الهند . المجلد 1. نيويورك: معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 175-179 .  أُعيد نشرها بعنوان: بينيت، سي إتش؛ براسارد، جي. (4 ديسمبر 2014). "التشفير الكمومي: توزيع المفتاح العام ورمي العملة" . علوم الحاسوب النظرية . الجوانب النظرية للتشفير الكمومي - الاحتفال بمرور 30 ​​عامًا على BB84. 560 (1): 7-11 . arXiv : 2003.06557 . Bibcode : 2014TComS.560....7B . doi : 10.1016/j.tcs.2014.05.025 .
  7. ↑ توماميشيل، ماركو؛ ليفرييه، أنتوني (2017). "برهان أمني كامل ومستقل إلى حد كبير لتوزيع المفاتيح الكمومية". الكم . 1 14. arXiv : 1506.08458 . Bibcode : 2017Quant...1...14T . doi : 10.22331/q-2017-07-14-14 . S2CID 56465385 . 
  8. ↑ بورتمان، كريستوفر؛ رينر، ريناتو (2014). "الأمن التشفيري لتوزيع المفاتيح الكمومية". arXiv : 1409.3525 [ quant-ph ].
  9. ↑ هاياشي، ماساهيتو (أغسطس 2006). "التقييم العملي لأمن توزيع المفاتيح الكمومية". مجلة Physical Review A. 74 ( 2) 022307. arXiv : quant-ph/0602113 . Bibcode : 2006PhRvA..74b2307H . doi : 10.1103/PhysRevA.74.022307 .
  10. ↑ هاياشي، ماساهيتو؛ تسورومارو، تويوهيرو (سبتمبر 2012). "تحليل أمني موجز ودقيق لبروتوكول بينيت-براسارد 1984 بأطوال مفاتيح محدودة". مجلة الفيزياء الجديدة . 14 (9) 093014. arXiv : 1107.0589 . Bibcode : 2012NJPh...14i3014H . doi : 10.1088/1367-2630/14/9/093014 .
  11. ↑ كواشي، ماساتو؛ بريسكيل، جون (فبراير 2003). "توزيع آمن للمفاتيح الكمومية باستخدام مصدر غير مُحدد". رسائل المراجعة الفيزيائية . 90 (5) 057902. arXiv : quant-ph/0208155 . Bibcode : 2003PhRvL..90e7902K . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.057902 . PMID 12633399 . 
  12. 1 2 إيكرت، آرثر ك . (5 أغسطس 1991). "التشفير الكمي القائم على نظرية بيل". رسائل المراجعة الفيزيائية . 67 (6): 661-663 . Bibcode : 1991PhRvL..67..661E . doi : 10.1103/PhysRevLett.67.661 . PMID 10044956. S2CID 27683254 .  
  13. ↑ رينر، ريناتو (فبراير 2008). "أمن توزيع المفاتيح الكمومية" . المجلة الدولية للمعلومات الكمومية . 6 (1): 1-127 . arXiv : quant-ph/0512258 . doi : 10.1142/S0219749908003256 . ISSN 0219-7499 . 
  14. 1 2 3 4 5 6 7 نادلينجر، دي بي؛ درموتا، ص. نيكول، قبل الميلاد. أرانيدا، ج.؛ الرئيسية، د. سرينيفاس، ر. لوكاس، مارك ألماني؛ بالانس، سي جيه؛ إيفانوف، ك.؛ تان، EY-Z.؛ سيكاتسكي، ب. أوربانكي، RL؛ رينر، ر. سانجوارد، ن.؛ بانكال، ج.-د. (يوليو 2022). "التوزيع التجريبي للمفتاح الكمي معتمد بنظرية بيل" . طبيعة . 607 (7920): 682– 686. أرخايف : 2109.14600 . بيب كود : 2022Natur.607..682N . دوى : 10.1038/s41586-022-04941-5 . ISSN 1476-4687 . PMID 35896644. S2CID 251131731 .​   
  15. 1 2 3 4 5 6 تشانغ، وي؛ فان لينت، تيم؛ ريديكر، كاي؛ جارثوف، روبرت. شونيك، رينيه؛ فيرتيج، فلوريان. إبلت، سيباستيان. روزنفيلد، ونجامين؛ سكاراني، فاليريو؛ ليم، تشارلز C.-W. هارالد واينفورتر (يوليو 2022). "نظام توزيع مفتاح كمي مستقل عن الجهاز للمستخدمين البعيدين" . طبيعة . 607 (7920): 687–691 . أرخايف : 2110.00575 . بيب كود : 2022Natur.607..687Z . دوى : 10.1038/s41586-022-04891-y . ردمك 1476-4687 . بمك 9329124 . PMID 35896650 .   
  16. 1 2 بيراندولا، إس؛ أندرسن، أول؛ بانشي، ل.؛ بيرتا، م. بوناندار، د.؛ كولبيك، ر. إنجلوند، د.؛ جيرينج، T.؛ لوبو، سي. أوتافياني، C .؛ بيريرا، JL. رضوي، م.؛ شعري، ج. شمسول؛ توماميشيل، م.؛ Usenko، VC (31 ديسمبر 2020). “التقدم في التشفير الكمي” . التقدم في البصريات والضوئيات . 12 (4): 1012–1236 . أرخايف : 1906.01645 . بيب كود : 2020AdOP...12.1012P . دوى : 10.1364/AOP.361502 . ردمك 1943-8206 . 
  17. ^ ثاباتيرو، فيكتور؛ فان لينت، تيم؛ أرنون فريدمان، روتيم؛ ليو، ون تشاو؛ تشانغ، تشيانغ. وينفورتر، هارالد. كيرتي ماركوس (18 فبراير 2023). “التقدم في توزيع المفاتيح الكمومية المستقلة عن الأجهزة” . معلومات الكم npj . 9 (1): 10. أرخايف : 2208.12842 . بيب كود : 2023npjQI...9...10Z . دوى : 10.1038/s41534-023-00684-x . ردمك 2056-6387 . 
  18. ↑ صالح، سلوى م.؛ توفيق، شيلان ك. (1 مارس 2019). "توليد الإشارات العشوائية ومزامنتها في أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية المستقلة عن أجهزة القياس على نطاق المختبر" . مجلة التكنولوجيا البصرية . 86 (3): 137-143 . doi : 10.1364/JOT.86.000137 .
  19. ↑ مايرز، دومينيك؛ ياو، أندرو (14 سبتمبر 1998). "التشفير الكمي باستخدام جهاز غير كامل". arXiv : quant-ph/9809039 .
  20. ↑ شوونيك، رينيه؛ جوه، كون تونغ؛ بريماتماجا، إغناتيوس و.؛ تان، إرنست ي.-ز.؛ وولف، رامونا؛ سكاراني، فاليريو؛ ليم، تشارلز س.-و. (17 مايو 2021). "توزيع المفاتيح الكمومية المستقل عن الجهاز باستخدام أساس مفتاح عشوائي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 12 (1): 2880. arXiv : 2005.02691 . Bibcode : 2021NatCo..12.2880S . doi : 10.1038/s41467-021-23147-3 . ISSN 2041-1723 . PMC 8128898. PMID 34001885 .   
  21. ↑ «الصين تحقق اتصالاً كمياً مقاوماً للتلاعب لمسافة تزيد عن 100 كيلومتر باستخدام ذرات منفردة» . صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست . 6 فبراير 2026.
  22. ↑ لو، بو-وي؛ يانغ، تشاو-وي (2026). "توزيع المفاتيح الكمومية المستقل عن الجهاز على مسافة 100 كم باستخدام ذرات مفردة". مجلة ساينس . 391 (6785): 592-597 . arXiv : 2602.09596 . Bibcode : 2026Sci...391..592L . doi : 10.1126/science.aec6243 . PMID 41643001 . 
  23. 1 2 3 4 لوكاماريني، م.؛ يوان، ز. ل.؛ داينز، ج. ف.؛ شيلدز، أ. ج. (مايو 2018). "التغلب على حد معدل المسافة لتوزيع المفاتيح الكمومية بدون مُكرِّرات كمومية" . نيتشر . 557 (7705): 400-403 . arXiv : 1811.06826 . Bibcode : 2018Natur.557..400L . doi : 10.1038/ s41586-018-0066-6 . ISSN 1476-4687 . PMID 29720656. S2CID 256768464 .   
  24. 1 2 تاكيوكا، ماساهيرو؛ جوها، سايكات؛ وايلد ، مارك م. (24 أكتوبر 2014). "المقايضة الأساسية لخسارة المعدل لتوزيع مفتاح الكم البصري" . اتصالات الطبيعة . 5 (1): 5235. أرخايف : 1504.06390 . بيب كود : 2014NatCo...5.5235T . دوى : 10.1038/ncomms6235 . ISSN 2041-1723 . بميد 25341406 .  
  25. 1 2 وانغ، شوانغ؛ يين، تشن تشيانغ؛ هو، دي يونغ؛ تشن وي. وانغ، روي تشيانغ؛ أيها بنغ. تشو، ياو؛ فان يوان، جوان جي؛ وانغ، فانغ شيانغ. تشن وي. تشو، يونغ قانغ؛ موروزوف، بافيل V.؛ ديفوتشي، الكسندر الخامس. تشو، تشنغ؛ قوه ، جوانج كان (فبراير 2022). "توزيع المفتاح الكمي ثنائي المجال على مسافة 830 كم من الألياف" . الضوئيات الطبيعة . 16 (2): 154– 161. بيب كود : 2022NaPho..16..154W . دوى : 10.1038/s41566-021-00928-2 . ردمك 1749-4893 . S2CID 117167883 .  
  26. ↑ تشاو، إتش إف (2002). "مخطط عملي لمشاركة مفتاح سري عبر قناة كمومية بمعدل خطأ بت 27.6%". مجلة Physical Review A. 66 ( 6) 060302. Bibcode : 2002PhRvA..66f0302C . doi : 10.1103/PhysRevA.66.060302 . hdl : 10722/43370 .
  27. ↑ بينيت، سي إتش؛ براسارد، جيه إم؛ روبرت (1988). "تعزيز الخصوصية من خلال النقاش العام" . مجلة SIAM للحوسبة . 17 (2): 210-229 . doi : 10.1137/0217014 .
  28. ↑ براسارد، ج.؛ سالفيل، ل. (1993). "التوفيق بين المفاتيح السرية من خلال النقاش العام" . ورشة عمل حول نظرية وتطبيق تقنيات التشفير . سبرينغر. ص 410-423 . doi : 10.1007/3-540-48285-7_35 . ISBN  3-540-48285-7.
  29. ↑ نغوين، كيم-تشي؛ فان آش، جيل؛ سيرف، نيكولاس ج. (10-13 أكتوبر 2004). "ترميز المعلومات الجانبية باستخدام رموز توربو وتطبيقه على توزيع المفاتيح الكمومية". arXiv : cs/0406001 .بارما، إيطاليا.
  30. ↑ إلكوس، د.؛ مارتينيز-ماتيو، ج.؛ مارتن، ف. (2010). "مواءمة المعلومات لتوزيع المفاتيح الكمومية" (ملف PDF) . معلومات الحوسبة الكمومية . 11 : 226-238 . doi : 10.26421/QIC11.3-4-3 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 15 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 4 سبتمبر 2020 .
  31. ↑ نغوين، كيم-تشي؛ جيل فان آش؛ سيرف، نيكولاس ج. (2012). "تصحيح الأخطاء عالي الأداء لتوزيع المفاتيح الكمومية باستخدام الرموز القطبية". arXiv : 1204.5882v3 [ quant-ph ].
  32. ↑ ديكسون، أ. ر.؛ يوان، ز. ل.؛ داينز، ج. ف.؛ شارب، أ. و.؛ شيلدز، أ. ج. (2008). "توزيع مفاتيح الكم الوهمية بتردد جيجاهرتز مع معدل مفتاح آمن يبلغ 1 ميجابت/ثانية". أوبتكس إكسبرس . 16 (23): 18790-18797 . arXiv : 0810.1069 . Bibcode : 2008OExpr..1618790D . doi : 10.1364/OE.16.018790 . PMID: 19581967. S2CID : 17141431 .  
  33. ↑ هيسكيت، ب.أ.؛ روزنبرغ، د.؛ بيترسون، س.ج.؛ هيوز، ر.ج.؛ نام، س.؛ ليتا، أ.إ.؛ ميلر، أ.ج.؛ نوردولت، ج.إ. (14 سبتمبر 2006). "توزيع المفاتيح الكمومية لمسافات طويلة في الألياف الضوئية" . مجلة الفيزياء الجديدة . 8 (9). دار نشر IOP: 193. arXiv : quant-ph/0607177 . Bibcode : 2006NJPh....8..193H . doi : 10.1088/1367-2630/8/9/193 . ISSN 1367-2630 . 
  34. ^ أورسين، روبرت. تيفينباخر، فيليكس؛ شميت ماندرباخ، T .؛ ويير، ه.؛ شيدل، T.؛ ليندنثال، م.؛ بلاوينشتاينر، ب. جينيوين، T .؛ بيرديجويس، J.؛ تروجيك، ب. عمر، ب. فورست، م. مينبورغ، م.؛ ندرة، J.؛ سودنيك، Z .؛ باربييري، C .؛ وينفورتر، H .؛ زيلينجر، أ. (2006). “الاتصالات الكمومية القائمة على التشابك أكثر من 144 كم ”. فيزياء الطبيعة . 3 (7): 481– 486. أرخايف : quant-ph/0607182 . بيب كود : 2006quant.ph.7182U . دوى : 10.1038/nphys629 . S2CID 108284907 .  
  35. 1 2 هوانغ، وون-يونغ (1 أغسطس 2003). "توزيع المفاتيح الكمومية مع فقدان عالٍ: نحو اتصالات آمنة عالمية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 91 (5) 057901. arXiv : quant-ph/0211153 . Bibcode : 2003PhRvL..91e7901H . doi : 10.1103/physrevlett.91.057901 . ISSN 0031-9007 . PMID 12906634. S2CID 19225674 .   
  36. 1 2 H.-K. Lo، في وقائع مؤتمر IEEE ISIT لعام 2004 (IEEE Press، نيويورك، 2004)، ص 137
  37. وانغ ، شيانغ-بين (16 يونيو 2005). "التغلب على هجوم تقسيم عدد الفوتونات في التشفير الكمي العملي". رسائل المراجعة الفيزيائية . 94 (23) 230503. arXiv : quant-ph/0410075 . Bibcode : 2005PhRvL..94w0503W . doi : 10.1103/physrevlett.94.230503 . ISSN 0031-9007 . PMID 16090451. S2CID 2651690 .   
  38. 1 2 H.-K. Lo, X. Ma, K. Chen, " توزيع المفاتيح الكمومية لحالة الطعم " [ تمت إزالة الرابط ] ، Physical Review Letters، 94، 230504 (2005)
  39. 1 2 ما، شيونغفنغ؛ تشي، بينغ؛ تشاو، يي؛ لو، هوي-كوونغ (2005). "حالة تمويه عملية لتوزيع المفاتيح الكمومية". مجلة Physical Review A. 72 ( 1) 012326. arXiv : quant-ph/0503005 . Bibcode : 2005PhRvA..72a2326M . doi : 10.1103/PhysRevA.72.012326 . S2CID 836096 . 
  40. ↑ شميت-ماندرباخ، توبياس؛ واير، هينينغ؛ فورست، مارتن؛ أورسين، روبرت؛ تيفنباخر، فيليكس؛ وآخرون . (5 يناير 2007). "عرض تجريبي لتوزيع المفاتيح الكمومية لحالات الطعم في الفضاء الحر على مسافة 144 كم" (ملف PDF) . مجلة Physical Review Letters . 98 (1) 010504. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). Bibcode : 2007PhRvL..98a0504S . doi : 10.1103/physrevlett.98.010504 . ISSN 0031-9007 . PMID 17358463. S2CID 15102161 .     
  41. ↑ كورز، بوريس؛ ليم، تشارلز سي وين؛ هولمان، رافائيل؛ جيسين، نيكولاس؛ لي، مينغ جون؛ نولان، دانيال؛ سانغينيتي، برونو؛ ثيو، روب؛ زبيندن، هوغو (2015). "توزيع مفاتيح كمومية آمن وقابل للإثبات وعملي عبر 307 كم من الألياف الضوئية". Nature Photonics . 9 (3): 163–168 . arXiv : 1407.7427 . Bibcode : 2015NaPho...9..163K . doi : 10.1038/nphoton.2014.327 . S2CID 59028718 .  
  42. ^ يين، خوان؛ تساو، يوان؛ لي، يو هواي؛ لياو، شنغ كاي؛ تشانغ، ليانغ. رن، جي جانج؛ كاي، ون تشي؛ ليو، وي يو؛ لي، بو؛ داي، هوي؛ وآخرون . (2017). “توزيع التشابك عبر الأقمار الصناعية على مسافة 1200 كيلومتر”. علوم . 356 (6343): 1140–1144 . أرخايف : 1707.01339 . بيب كود : 2017Sci...356.1140Y . دوى : 10.1126/science.aan3211 . بميد 28619937 . S2CID 5206894 .   
  43. ↑ بو، سي جيه؛ كايزر، إس؛ بورغوين، جيه- بي؛ جين، جيه؛ سلطانة، إن؛ أغني، إس؛ أنيسيموفا، إي؛ ماكاروف، في؛ تشوي، إي؛ هيغينز، بي إل؛ جينوين، تي. (2017). "عرض جوي لحمولة استقبال توزيع المفاتيح الكمومية". علوم وتكنولوجيا الكم . 2 (2): 024009. arXiv : 1612.06396 . Bibcode : 2017QS & T....2b4009P . doi : 10.1088/2058-9565/aa701f . S2CID 21279135 . 
  44. ↑ "قمر صناعي صيني يعمل بتقنية الكم يحقق "فعلاً غريباً" على مسافة قياسية" . 15 يونيو 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2017 .
  45. ^ يين، ج. تساو، Y.؛ لي، Y.- H.؛ لياو، S.- K.؛ تشانغ، L.؛ رن، J.- G.؛ كاي، دبليو- س؛ ليو، W.- Y.؛ لي، ب. داي، ه.؛ لي، ج.- ب.؛ لو، س.- م؛ غونغ، Y.- H .؛ شو، Y.؛ لي، S.- L.؛ لي، F.- Z.؛ يين، Y.- Y.؛ جيانغ، Z.- س. لي، م. جيا، J.- J.؛ رن، ج. هو، د. تشو، Y.- L.؛ تشانغ، X.- X.؛ وانغ، ن.؛ تشانغ، X.؛ تشو، Z.- C.؛ ليو، ن.- ل.؛ لو، C.- Y.؛ شو، ر. بنغ، C.- Z.؛ وانغ، J.- Y.؛ بان، جيه- دبليو. (2017). "توزيع التشابك باستخدام الأقمار الصناعية على مسافة 1200 كيلومتر" . مجلة ساينس . 356 (6343): 1140-1144 . arXiv : 1707.01339 . Bibcode : 2017Sci...356.1140Y . doi : 10.1126/science.aan3211 . PMID: 28619937 . 
  46. ↑ لياو، شينغ كاي؛ كاي، وين تشي؛ هاندشتاينر، يوهانس؛ ليو، بو؛ ين، خوان؛ تشانغ، ليانغ؛ راوخ، دومينيك؛ فينك، ماتياس؛ رين، جي غانغ؛ ليو، وي يو؛ وآخرون . (2018). "شبكة كمومية عابرة للقارات مُرحّلة بالأقمار الصناعية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 120 (3) 030501. arXiv : 1801.04418 . Bibcode : 2018PhRvL.120c0501L . doi : 10.1103/PhysRevLett.120.030501 . PMID 29400544. S2CID 206306725 .   
  47. ^ جي، لينغ؛ جاو، يونيو؛ يانغ، آي لين؛ فنغ، تشن. لين، شياو فنغ؛ لي، تشونغ جين؛ جين ، شيان مين (2017). “نحو اتصالات كمومية في مياه البحر في الفضاء الحر”. البصريات اكسبريس . 25 (17): 19795– 19806. أرخايف : 1602.05047 . بيب كود : 2017OExpr..2519795J . دوى : 10.1364/OE.25.019795 . بميد 29041667 . S2CID 46757097 .  
  48. ^ تشانغ ، يتشن. لي، تشنغيو؛ تشن، زيانغ. ويدبروك، كريستيان؛ تشاو، ييجيا؛ وانغ، شيانغيو؛ هوانغ، يوندي؛ شو، تشنتشاو؛ تشانغ، شياو شيونغ؛ وانغ، زينيا؛ لي، مي؛ تشانغ، شيويينغ. تشنغ، زيونغ؛ تشو، بينجي؛ جاو، شينيو؛ منغ، نان. كاي، ويوين؛ وانغ تشنغ. وانغ، غان. يو، سونغ؛ قوه هونغ (2019). “QKD المستمر والمتغير أكثر من 50 كم من الألياف التجارية”. علوم وتكنولوجيا الكم . 4 (3): 035006. أرخايف : 1709.04618 . بيب كود : 2019QS & T....4c5006Z . دوى : 10.1088/2058-9565/ab19d1 . S2CID 116403328 .  
  49. ↑ وزارة الدفاع (9 ديسمبر 2020). "التواصل الكمي بين مختبرين تابعين لمنظمة البحث والتطوير الدفاعية" . مكتب الإعلام الحكومي . تاريخ الاطلاع: 22 مارس 2021 .
  50. ↑ «منظمة أبحاث الفضاء الهندية تُجري تجربة رائدة لتوزيع المفاتيح الكمومية في الفضاء الحر على مسافة تزيد عن 300 متر» . منظمة أبحاث الفضاء الهندية . 22 مارس 2021. مؤرشف من الأصل في 22 مارس 2021. تم الاطلاع عليه في 22 مارس 2021 .
  51. ↑ «وزارة الفضاء الهندية تُجري تجارب على الاتصالات الكمومية القائمة على التشابك عبر مسافة 300 متر في الفضاء الحر، بالإضافة إلى تطبيقات تشفيرية فورية» . منظمة أبحاث الفضاء الهندية . 31 يناير 2022. مؤرشف من الأصل في 1 فبراير 2022. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2022 .
  52. ↑ «التقنيات الناشئة: باحثون من معهد IIT دلهي يحققون اتصالاً كمياً آمناً لمسافة 380 كيلومتراً عبر ألياف الاتصالات القياسية - EducationTimes.com» . www.educationtimes.com .
  53. ^ لي يانغ. كاي، ون تشي؛ رن، جي جانج؛ وانغ، تشاو زي؛ يانغ، منغ. تشانغ، ليانغ. وو، هوي يينغ؛ تشانغ، ليانغ. وو، جين كاي؛ جين، بياو؛ شيويه، هوا جيان؛ لي، شيويه جياو؛ ليو، هوي؛ يو، قوانغ ون؛ تاو ، شيويه يينغ (19 مارس 2025). “توزيع المفاتيح الكمومية في الوقت الحقيقي القائم على الأقمار الصناعية الصغيرة” . طبيعة . 640 (8057): 47–54 . أرخايف : 2408.10994 . بيب كود : 2025Natur.640...47L . دوى : 10.1038/s41586-025-08739-z . ردمك 1476-4687 . PMID 40108471 .  
  54. ↑ "توزيع المفاتيح الكمومية - ما هو QKD؟ كيف يعمل؟" .
  55. ↑ http://www.secoqc.net/downloads/pressrelease/Banktransfer_english.pdf مؤرشف بتاريخ 9 مارس 2013 على موقع Wayback Machine secoqc.net
  56. ↑ جوردانز، فرانك (12 أكتوبر 2007). "السويسريون يصفون نظام تشفير التصويت الجديد بأنه "غير قابل للاختراق"" . technewsworld.com. مؤرشف من الأصل في 9 ديسمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 8 مارس 2013 .
  57. ↑ ديلو، كلاي (14 أكتوبر 2013). "التشفير غير القابل للاختراق يصل إلى الولايات المتحدة" . fortune.cnn.com. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2013.
  58. ↑ ساساكي، م.؛ وآخرون (2011). "اختبار ميداني لتوزيع المفاتيح الكمومية في شبكة طوكيو لتوزيع المفاتيح الكمومية". أوبتكس إكسبرس . 19 (11): 10387-10409 . arXiv : 1103.3566 . Bibcode : 2011OExpr..1910387S . doi : 10.1364/OE.19.010387 . PMID : 21643295. S2CID : 593516 .   
  59. ↑ نايت، ويل. "شبكة التشفير الكمي تحصل على رابط لاسلكي" . تم الاسترجاع في 18 أغسطس 2016 .
  60. ↑ ""الكشف عن تشفير "غير قابل للكسر" . 9 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه في 18 أغسطس 2016 – عبر bbc.co.uk.
  61. ↑ شو، فانغشينغ؛ تشن وي. وانغ، شوانغ. يين، تشن تشيانغ؛ تشانغ، يانغ؛ ليو، يون؛ تشو، تشنغ؛ تشاو، ييبو؛ لي، هونغوي؛ ليو دونغ (2009)، “تجربة ميدانية على شبكة تشفير كمومية هرمية قوية”، نشرة العلوم الصينية ، 54 (17): 2991–2997 ، أرخايف : 0906.3576 ، بيب كود : 2009ChSBu..54.2991X ، دوى : 10.1007/s11434-009-0526-3 ، S2CID 118300112 
  62. ↑ لين شينغ (16 أغسطس 2016). "الصين تطلق أول قمر صناعي في العالم لعلوم الكم" . عالم الفيزياء . معهد الفيزياء. مؤرشف من الأصل في 1 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 17 أغسطس 2016 .
  63. ↑ "إطلاق أول قمر صناعي كمومي بنجاح" . الأكاديمية النمساوية للعلوم . 16 أغسطس 2016. مؤرشف من الأصل في 18 مارس 2018. تم الاطلاع عليه في 17 أغسطس 2016 .
  64. ↑ وول، مايك (16 أغسطس 2016). "الصين تطلق قمرًا صناعيًا رائدًا للاتصالات الكمومية 'مقاومًا للاختراق'" . Space.com . تم الاسترجاع في 17 أغسطس 2016 .
  65. ↑ يوين ييو (19 يناير 2018). "هل الصين رائدة في مجال الاتصالات الكمومية؟" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مارس 2018 .
  66. ↑ إيمي نوردوم (3 أكتوبر 2017). "الصين تستعرض التشفير الكمي من خلال استضافة مكالمة فيديو" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مارس 2018 .
  67. ↑ جيان-وي بان (3 أكتوبر 2017). "قمر صناعي للاتصالات الكمومية أثبت إمكاناته في عام 2017" . أخبار العلوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مارس 2018 .
  68. ↑ هواشيا (16 أغسطس 2016). "تركيز على الصين: الأقمار الصناعية الصينية تحقق قفزة نوعية" . شينخوا. مؤرشف من الأصل في 17 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 17 أغسطس 2016 .
  69. ↑ جيفري لين؛ بي دبليو سينغر؛ جون كوستيلو (3 مارس 2016). "قمر صناعي كمي صيني قد يغير علم التشفير إلى الأبد" . مجلة العلوم الشعبية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أغسطس 2016 .
  70. ↑ " UQCC2010 - تحديث التشفير الكمي والاتصالات 2010 | شبكة طوكيو لتوزيع المفاتيح الكمية" . www.uqcc2010.org
  71. ↑ هيوز، ريتشارد جيه؛ نوردولت، جين إي ؛ مكابي، كيفن بي؛ نيويل، ريموند تي؛ بيترسون، تشارلز جي؛ سوما، رولاندو دي (2013). "الاتصالات الكمومية المرتكزة على الشبكة مع تطبيق لحماية البنية التحتية الحيوية". arXiv : 1305.0305 [ quant-ph ].
  72. ↑ سنغافورة، هيئة تطوير الإعلام والاتصالات (21 أغسطس 2024). "شبكة سنغافورة الوطنية الآمنة من الإشعاع الكمي بلس (NQSN+) " . imda.gov.sg
  73. ↑ "Eagle-1" . esa.int . تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2025 .
  74. ↑ ويغمان، مارك ن.؛ كارتر، ج. لورانس (1981). "دوال التجزئة الجديدة واستخدامها في المصادقة ومساواة المجموعات" . مجلة علوم الحاسوب والأنظمة . 22 (3). إلسيفير بي في: 265-279 . رمز Bibcode : 1981JCoSS..22..265W . doi : 10.1016/0022-0000(81)90033-7 . ISSN 0022-0000 . 
  75. ↑ نغوين، كيم-تشي؛ جيل فان آش؛ سيرف، نيكولاس ج. (2007). "استخدام توزيع المفاتيح الكمومية لأغراض التشفير: دراسة استقصائية". arXiv : quant-ph/0701168 .
  76. ↑ تشانغ، ز.؛ ليو، ج.؛ وانغ، د.؛ شي، س. (2007). "الاتصال الكمومي المباشر مع المصادقة". مجلة الفيزياء أ . 75 (2) 026301. arXiv : quant-ph/0604125 . Bibcode : 2007PhRvA..75b6301Z . doi : 10.1103/physreva.75.026301 . S2CID 5529511 . 
  77. ↑ د. هوانغ، ز. تشين، ي. غو، و م. لي، "اتصال مباشر آمن كميًا قائم على الفوضى مع المصادقة"، مجلة الجمعية الفيزيائية اليابانية، المجلد 76، العدد 12، 124001 (2007) ( "124001" . doi : 10.1143/JPSJ.76.124001 . تم الاطلاع عليه في 2 مايو 2024 .)
  78. ^ وانغ، ليو جون؛ تشانغ، كاي يي؛ وانغ، جيا يونغ؛ تشنغ، جي. يانغ، يونغ هوا؛ تانغ، شي بياو؛ يان، دي؛ تانغ، يان لين؛ ليو، تشن؛ يو، يو؛ تشانغ، تشيانغ. بان ، جيان وي (6 مايو 2021). "المصادقة التجريبية لتوزيع المفاتيح الكمومية باستخدام التشفير ما بعد الكمي" . معلومات الكم npj . 7 (1): 67. أرخايف : 2009.10064 . بيب كود : 2021npjQI...7...67W . دوى : 10.1038/s41534-021-00400-7 . ردمك 2056-6387 . 
  79. ↑ نيكولوبولوس، جورجيوس م.؛ فيشلين، مارك (4 يناير 2024). "توزيع المفاتيح الكمومية مع المعالجة اللاحقة المدفوعة بوظائف غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا" . العلوم التطبيقية . 14 (1): 464. doi : 10.3390/app14010464 . ISSN 2076-3417 . 
  80. ↑ نيكولوبولوس، جورجيوس م. (1 يوليو 2026). "اتفاقية مفتاح سري محدودة الضوضاء مع وظائف بصرية مزدوجة غير قابلة للاستنساخ فيزيائيًا" . مجلة البصريات . 28 (7): 075702. arXiv : 2607.04936 . Bibcode : 2026JOpt...28g5702N . doi : 10.1088/2040-8986/ae81c2 . ISSN 2040-8978 . 
  81. ↑ "5. مصادقة آمنة بشكل مطلق" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أغسطس 2016 .
  82. ↑ براسارد، جيل؛ لوتكنهاوس، نوربرت؛ مور، تال؛ ساندرز، باري سي. (7 أغسطس 2000). "محدودية التشفير الكمي العملي". رسائل المراجعة الفيزيائية . 85 (6). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 1330-1333 . arXiv : quant-ph/9911054 . Bibcode : 2000PhRvL..85.1330B . doi : 10.1103 / physrevlett.85.1330 . ISSN 0031-9007 . PMID 10991544. S2CID 18688722 .   
  83. ↑ كرونبرغ، د.أ. (1 يونيو 2025). "تعميم هجوم تقسيم عدد الفوتونات وكفاءة تطبيقه على بروتوكول التشفير الكمي لموجة حاملة فرعية". رسائل JETP . 121 (12): 932-941 . Bibcode : 2025JETPL.121..932K . doi : 10.1134/S002136402560658X . ISSN 1090-6487 . 
  84. 1 2 د. جوتسمان، إتش.-ك. لو، N. لوتكينهاوس، وجي. بريسكيل، كوانت. المشاة. شركات. 4, 325 (2004)
  85. ↑ إنتالورا، ب.م.؛ وارد، م.ب.؛ كريموف، أ.ز.؛ يوان، ز.ل.؛ سي، ب.؛ وآخرون . (15 أكتوبر 2007). "توزيع المفاتيح الكمومية باستخدام مصدر نقاط كمومية مُحفَّز ينبعث منه ضوء بالقرب من 1.3 ميكرومتر". رسائل الفيزياء التطبيقية . 91 (16): 161103. arXiv : 0710.0565 . Bibcode : 2007ApPhL..91p1103I . doi : 10.1063/1.2799756 . ISSN 0003-6951 . S2CID 118994015 .   
  86. ↑ سكاراني، فاليريو؛ أسين، أنطونيو؛ ريبوردي، غريغوار؛ جيسين، نيكولاس (6 فبراير 2004). "بروتوكولات التشفير الكمي المقاومة لهجمات تقسيم عدد الفوتونات لتطبيقات نبضات الليزر الضعيفة". مجلة Physical Review Letters . 92 (5) 057901. arXiv : quant-ph/0211131 . Bibcode : 2004PhRvL..92e7901S . doi : 10.1103/physrevlett.92.057901 . ISSN 0031-9007 . PMID 14995344. S2CID 4791560 .   
  87. ↑ برانسيارد، سيريل؛ جيسين، نيكولاس؛ كراوس، باربرا؛ سكاراني، فاليريو (1 سبتمبر 2005). "أمان بروتوكولين للتشفير الكمومي باستخدام نفس حالات الكيوبت الأربعة" . مجلة Physical Review A. 72 ( 3) 032301. arXiv : quant-ph/0505035 . Bibcode : 2005PhRvA..72c2301B . doi : 10.1103/PhysRevA.72.032301 . ISSN 1050-2947 . 
  88. ↑ تشاو، يي؛ تشي، بينغ؛ ما، شيونغفنغ؛ لو، هوي-كوونغ؛ تشيان، لي (22 فبراير 2006). "التوزيع التجريبي للمفاتيح الكمومية باستخدام حالات وهمية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 96 (7) 070502. الجمعية الفيزيائية الأمريكية ( APS). arXiv : quant-ph/0503192 . Bibcode : 2006PhRvL..96g0502Z . doi : 10.1103/physrevlett.96.070502 . hdl : 1807/10013 . ISSN 0031-9007 . PMID 16606067. S2CID 2564853 .   
  89. ↑ Y.Zhao, B. Qi, X. Ma, H.-K. Lo, and L. Qian, in Proc. IEEE ISIT, pp. 2094–2098 (2006).
  90. ↑ يوان، زد إل؛ شارب، إيه دبليو؛ شيلدز، إيه جيه (2007). "توزيع مفاتيح كمومية أحادي الاتجاه آمن تمامًا باستخدام نبضات وهمية". رسائل الفيزياء التطبيقية . 90 (1). دار نشر AIP: 011118. arXiv : quant-ph/0610015 . Bibcode : 2007ApPhL..90a1118Y . doi : 10.1063/1.2430685 . ISSN 0003-6951 . S2CID 20424612 .  
  91. ↑ جاين، ن.؛ وآخرون (2014). "هجمات حصان طروادة تهدد أمن التشفير الكمي العملي". مجلة الفيزياء الجديدة . 16 (12) 123030. arXiv : 1406.5813 . Bibcode : 2014NJPh...16l3030J . doi : 10.1088/1367-2630/16/12/123030 . S2CID 15127809 .  
  92. ↑ شور، بيتر دبليو؛ بريسكيل، جون (10 يوليو 2000). "إثبات بسيط لأمان بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية BB84" ( ملف PDF) . رسائل المراجعة الفيزيائية . 85 (2): 441-444 . arXiv : quant-ph/0003004 . Bibcode : 2000PhRvL..85..441S . doi : 10.1103/physrevlett.85.441 . ISSN 0031-9007 . PMID 10991303. S2CID 703220 .   
  93. ↑ فاخيتوف، أرتيم؛ ماكاروف، فاديم؛ هيلم، داغ ر. (2001). "هجوم النبضات الكبيرة كطريقة للتنصت البصري التقليدي في التشفير الكمي". مجلة البصريات الحديثة . 48 (13). إنفورما المملكة المتحدة المحدودة: 2023-2038 . رمز Bibcode : 2001JMOp...48.2023V . doi : 10.1080/09500340108240904 . ISSN 0950-0340 . S2CID 16173055 .  
  94. ↑ ماكاروف*، فاديم؛ هيلمي، داغ ر. (20 مارس 2005). "هجوم الحالات المزيفة على أنظمة التشفير الكمومي". مجلة البصريات الحديثة . 52 (5). إنفورما المملكة المتحدة المحدودة: 691-705 . رمز Bibcode : 2005JMOp...52..691M . doi : 10.1080/09500340410001730986 . ISSN 0950-0340 . S2CID 17478135 .  
  95. ↑ فونغ، تشي-هانغ فريد؛ تشي، بينغ؛ تاماكي، كيوشي؛ لو، هوي-كوونغ (12 مارس 2007). "هجوم إعادة تعيين الطور في أنظمة توزيع المفاتيح الكمومية العملية". مجلة Physical Review A. 75 ( 3) 032314. arXiv : quant-ph/0601115 . Bibcode : 2007PhRvA..75c2314F . doi : 10.1103/physreva.75.032314 . ISSN 1050-2947 . S2CID 15024401 .  
  96. ↑ ب. تشي، سي. إتش إف فونغ، إتش. كيه. لو، و إكس. ما، كوانت. إنفو. كومبيو. 7، 43 (2007)
  97. ↑ تشاو، يي؛ فونغ، تشي-هانغ فريد؛ تشي، بينغ؛ تشين، كريستين؛ لو، هوي-كوونغ (28 أكتوبر 2008). "الاختراق الكمي: عرض تجريبي لهجوم إزاحة الوقت ضد أنظمة توزيع المفاتيح الكمية العملية". مجلة Physical Review A. 78 ( 4) 042333. arXiv : 0704.3253 . Bibcode : 2008PhRvA..78d2333Z . doi : 10.1103/physreva.78.042333 . ISSN 1050-2947 . S2CID 117595905 .  
  98. ↑ F. Xu, B. Qi, and H.-K. Lo, New J. Phys. 12, 113026 (2010)
  99. ↑ خبراء التشفير الكمي ينجحون في عملية تجسس على ثغرة أمنية - معالجة الأخطاء الخاطئة تقوض الحماية الكاملة ( تم الاطلاع بتاريخ 26-05-2010)
  100. ↑ ميرالي، زيا (20 مايو 2010). "شرخ كمي في درع التشفير" . مجلة نيتشر . doi : 10.1038/news.2010.256 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أغسطس 2016 – عبر www.nature.com.
  101. ↑ "ضوء رائع" . مجلة الإيكونوميست . 26 يوليو 2010.
  102. ↑ "اختراق نظام التشفير الكمي - physicsworld.com" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يوليو 2011 .
  103. ↑ ليدرسن، لارس؛ ويشرز، كارلوس؛ ويتمان، كريستوفر؛ إلسر، دومينيك؛ سكار، يوهانس؛ ماكاروف، فاديم (29 أغسطس 2010). "اختراق أنظمة التشفير الكمومي التجارية عن طريق الإضاءة الساطعة المصممة خصيصًا". مجلة Nature Photonics . 4 (10). Springer Science and Business Media LLC: 686–689 . arXiv : 1008.4593 . Bibcode : 2010NaPho...4..686L . doi : 10.1038/nphoton.2010.214 . ISSN 1749-4885 . S2CID 58897515 .  
  104. ↑ ليدرسن، لارس؛ ويشرز، كارلوس؛ ويتمان، كريستوفر؛ إلسر، دومينيك؛ سكار، يوهانس؛ ماكاروف، فاديم (17 ديسمبر 2010). "الحجب الحراري للكواشف المُبَوَّبة في التشفير الكمومي". أوبتكس إكسبرس . 18 (26): 27938-27954 . arXiv : 1009.2663 . Bibcode : 2010OExpr..1827938L . doi : 10.1364/oe.18.027938 . ISSN 1094-4087 . PMID 21197067. S2CID 13395490 .   
  105. ^ ويتشرز، سي. ليدرسن، إل؛ ويتمان، C؛ إلسر، د؛ سكار، ج؛ ماركوارت، الفصل؛ ماكاروف، ف؛ ليوش ، جي (26 يناير 2011). "هجوم ما بعد البوابة على نظام التشفير الكمي" . مجلة جديدة للفيزياء . 13 (1) 013043. أرخايف : 1009.2683 . بيب كود : 2011NJPh...13a3043W . دوى : 10.1088/1367-2630/13/1/013043 . ردمك 1367-2630 . 
  106. ↑ جاين، نيتين؛ ويتمان، كريستوفر؛ ليدرسن، لارس؛ ويشرز، كارلوس؛ إلسر، دومينيك؛ ماركوارت، كريستوف؛ ماكاروف، فاديم؛ لويشس، جيرد (9 سبتمبر 2011). "تأثير معايرة الجهاز على أمن توزيع المفاتيح الكمومية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 107 (11) 110501. arXiv : 1103.2327 . Bibcode : 2011PhRvL.107k0501J . doi : 10.1103/physrevlett.107.110501 . ISSN 0031-9007 . PMID 22026652. S2CID 6778097 .   
  107. ↑ ريتشارد هيوز وجين نوردولت ( 16 سبتمبر 2011). "تحسين التشفير الكمي" . مجلة ساينس . 333 (6049): 1584-1586 . Bibcode : 2011Sci...333.1584H . doi : 10.1126/science.1208527 . PMID 21921186. S2CID 206535295 .  
  108. ↑ نوه، تاي-غون (1 ديسمبر 2009). "التشفير الكمي المضاد للواقع". رسائل المراجعة الفيزيائية . 103 (23) 230501. الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS). arXiv : 0809.3979 . Bibcode : 2009PhRvL.103w0501N . doi : 10.1103 / physrevlett.103.230501 . ISSN 0031-9007 . PMID 20366133. S2CID 9804265 .   
  109. ↑ "ما هو التشفير الكمي؟ | آي بي إم" . www.ibm.com . 29 نوفمبر 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2024 .
  110. ↑ سكاراني، فاليريو؛ كورتسيفير، كريستيان (4 ديسمبر 2014). "الورقة السوداء للتشفير الكمومي: مشاكل التنفيذ الحقيقية" . علوم الحاسوب النظرية . الجوانب النظرية للتشفير الكمومي - الاحتفال بمرور 30 ​​عامًا على BB84. 560 : 27-32 . doi : 10.1016/j.tcs.2014.09.015 . ISSN 0304-3975 . 
  111. ↑ «لماذا موقف المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا ووكالة الأمن القومي من التشفير الكمي خاطئ؟ | أمن HEQA» . أمن HEQA . ١٩ يوليو ٢٠٢٣. مؤرشف من الأصل في ٢ يوليو ٢٠٢٥. تم الاطلاع عليه في ٢٩ أغسطس ٢٠٢٥ .
  112. ^ تاكيوكا، ماساهيرو. جوها، سايكات؛ وايلد ، مارك م. (24 أكتوبر 2014). "المقايضة الأساسية لخسارة المعدل لتوزيع مفتاح الكم البصري" . اتصالات الطبيعة . 5 (1): 5235. أرخايف : 1504.06390 . بيب كود : 2014NatCo...5.5235T . دوى : 10.1038/ncomms6235 . ISSN 2041-1723 . بميد 25341406 .  
  113. ↑ ثابليال، كيشور؛ باثاك، أنيربان (26 يوليو 2018). "إعادة النظر في بروتوكول كاك ثلاثي المراحل للاتصال الكمومي الآمن: نقاط القوة والضعف غير المعروفة سابقًا للبروتوكول". معالجة المعلومات الكمومية . 17 (9). سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا ​​ذ.م.م: 229. arXiv : 1803.02157 . Bibcode : 2018QuIP...17..229T . doi : 10.1007/s11128-018-2001-z . ISSN 1570-0755 . S2CID 52009384 .  
  114. ↑ "ETSI – توزيع المفاتيح الكمومية" . etsi.org . 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2014 .
  115. ↑ "MIQC – البرنامج الأوروبي لأبحاث القياس (EMRP)" . projects.npl.co.uk . 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يوليو 2014 .
  116. ↑ "MIQC2 – البرنامج الأوروبي لأبحاث القياس (EMRP)" . projects.npl.co.uk . 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 سبتمبر 2019 .
  117. ↑ "توزيع المفاتيح الكمومية" . توشيبا .
  118. ↑ "معرض سياتيك 2021 عبر الإنترنت" . سياتيك . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 نوفمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 نوفمبر 2021 .
  119. 1 2 "توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) والتشفير الكمومي (QC)" . وكالة الأمن القومي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2022 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  120. ↑ التشفير ما بعد الكمي: الوضع الحالي والتخفيف الكمي، القسم 6 "الخلاصة"
  121. ↑ "تقنيات الشبكات الكمومية | المركز الوطني للأمن السيبراني" . www.ncsc.gov.uk. 5 أغسطس 2025.
  122. ↑ "أدلة ANSSI | MesServicesCyber" . messervices.cyber.gouv.fr .
  123. ↑ "التشفير الكمي" .
  124. ↑ "التخطيط للتشفير ما بعد الكمومي" . مؤرشف من الأصل في 14 سبتمبر 2025. تم الاطلاع عليه في 12 سبتمبر 2025 .
  125. ↑ "ورقة موقف حول توزيع المفاتيح الكمومية" (PDF) .
  126. ↑ سكاراني، فاليريو؛ كورتسيفر، كريستيان (4 ديسمبر 2014). "الورقة السوداء للتشفير الكمومي: مشاكل التنفيذ الحقيقية". علوم الحاسوب النظرية . 560 : 27-32 . arXiv : 0906.4547 . doi : 10.1016/j.tcs.2014.09.015 . S2CID 44504715 . 
  127. ↑ باتشر، كريستوف؛ وآخرون. (يناير 2016). "هجمات على بروتوكولات توزيع المفاتيح الكمومية التي تستخدم مصادقة غير قائمة على بروتوكولات ITS". معالجة المعلومات الكمومية . 15 (1): 327-362 . arXiv : 1209.0365 . Bibcode : 2016QuIP...15..327P . doi : 10.1007/s11128-015-1160-4 . S2CID 254986932 . 
  128. ↑ ماتسون، جيه بي؛ وآخرون . (ديسمبر 2021). "التشفير المقاوم للكم". arXiv : 2112.00399 [ cs.CR ]. 
  129. ↑ سادوت، دان (2025). "أمن الطبقة الضوئية في الاتصالات الضوئية عالية السرعة" . مجلة تكنولوجيا الموجات الضوئية . 43 (4). IEEE: 1671–1677 . doi : 10.1109/JLT.2024.3522110 (غير نشط في 20 يناير 2026).{{cite journal}}: صيانة CS1: تم تعطيل DOI اعتبارًا من يناير 2026 ( رابط )
  130. ↑ "نقل آمن للطبقة الضوئية بسرعة 100 جيجابت/ثانية عبر 200 كيلومتر من شبكة WDM قديمة مأهولة بالسكان" . المؤتمر الدولي لتصميم ونمذجة الشبكات الضوئية (ONDM) لعام 2025. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). 2025.
عام ومراجعة
  • الحوسبة الكمومية 101
  • مجلة ساينتفك أمريكان (عدد يناير 2005) أفضل الأسرار المحفوظة: مقال غير تقني حول التشفير الكمي
  • مجلة عالم الفيزياء (عدد مارس 2007): مقال غير تقني حول الوضع الحالي ومستقبل الاتصالات الكمومية
  • سكاراني، فاليريو؛ بيشمان-باسكوينوتشي، هيلي؛ سيرف، نيكولاس جيه؛ دوسيك، ميلوسلاف؛ لوتكينهاوس، نوربرت؛ بيف، مومتشيل (2009). "أمن التوزيع العملي للمفاتيح الكمومية". مجلة الفيزياء الحديثة ، 81 (3): 1301-1350 . arXiv : 0802.4155 . Bibcode : 2009RvMP...81.1301S . doi : 10.1103/RevModPhys.81.1301 . S2CID 15873250 . 
  • نجوين، كيم تشي؛ جيل فان آش؛ سيرف، نيكولاس ج. (2007). “التشفير الكمي: من النظرية إلى التطبيق”. أرخايف : quant-ph/0702202 .
  • ورقة بيضاء صادرة عن SECOQC حول توزيع المفاتيح الكمومية والتشفير، وهي مشروع أوروبي لإنشاء شبكة تشفير كمومي واسعة النطاق، تتضمن مناقشة مناهج توزيع المفاتيح الكمومية الحالية ومقارنتها بالتشفير الكلاسيكي.
  • مستقبل علم التشفير، مايو 2003، توماش غرابوفسكي
  • خارطة طريق التشفير الكمي لـ ARDA
  • محاضرات في معهد هنري بوانكاريه (شرائح ومقاطع فيديو)
  • تجربة توضيحية تفاعلية للتشفير الكمي باستخدام الفوتونات المفردة لأغراض تعليمية
معلومات أكثر تحديدًا
للمزيد من المعلومات
محاكاة توزيع المفاتيح الكمومية
مجموعات أبحاث التشفير الكمي
شركات تبيع أجهزة الكم للتشفير
  • تبيع شركة AUREA Technology المكونات البصرية الأساسية للتشفير الكمي
  • تبيع شركة id Quantique منتجات Quantum Key Distribution
  • تبيع شركة MagiQ Technologies أجهزة الكم المستخدمة في التشفير
  • حلول كوينتيسنس لابز القائمة على ليزرات الموجة المستمرة
  • تبيع شركة SeQureNet منتجات توزيع المفاتيح الكمومية باستخدام المتغيرات المستمرة
الشركات التي لديها برامج بحثية في مجال التشفير الكمي
  • توشيبا
  • هيوليت باكارد
  • شركة آي بي إم
  • ميتسوبيشي
  • NEC
  • شركة NTT