By كينا هيوز كاسلبيري نشر في 29 ديسمبر 2023
"Journal Club" الخاص بـ IQT عبارة عن سلسلة مقالات أسبوعية تقسم ورقة بحثية حديثة عن تكنولوجيا الكم وتناقش آثارها على النظام البيئي الكمي. تركز هذه المقالة على ورقة بحثية حديثة تدرس الشبكات الكمومية والاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
الشبكات الفضائية الكمومية، كما هو مفصل في الدراسة الأخيرة في وصول IEEE, يمثل تقاربًا رائدًا بين تكنولوجيا الكم والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، مع آثار عميقة على صناعة الكم. يعد هذا التكامل أمرًا محوريًا لتحقيق توزيع المفتاح الكمي (QKD) ونقل الحالة الكمومية، وهو أمر ضروري للاتصال العالمي الآمن.
توزيع المفتاح الكمي ومدارات الأقمار الصناعية:
تتعمق الدراسة في مخططات QKD للمتغير المنفصل (DV) والمتغير المستمر (CV)، حيث يقدم كل منها مزايا فريدة للشبكات الكمومية المدعومة بالأقمار الصناعية. يشبه DV QKD إنشاء رمز سري حيث يحمل اتجاه كل فوتون جزءًا من الرسالة. تتميز هذه التقنية ببراعة خاصة في صياغة مفاتيح تشفير آمنة تشبه كلمات المرور أو الرموز السرية التي لا يمكن فهمها واستخدامها إلا للمرسل والمتلقي المقصودين. يتضمن DV QKD تشفير المعلومات باستخدام خصائص الحالات الكمومية الفردية، مثل استقطاب الفوتون، المناسب لهذه المفاتيح الآمنة.
ومن ناحية أخرى، المتغير المستمر توزيع مفتاح الكم (CV QKD) يعمل بشكل مختلف قليلاً. وبدلاً من الاعتماد على حالات كمومية متميزة، فإنه يقوم بتشفير المعلومات باستخدام مجموعة من القيم. فكر في الأمر كمفتاح باهت للضوء، حيث يمكنك ضبط السطوع على أي مستوى بين التشغيل الكامل والإيقاف. تعتبر هذه الطريقة فعالة بشكل خاص في المواقف التي يوجد فيها الكثير من "الضجيج" أو الإزعاج، لأنها أكثر مرونة ويمكنها الحفاظ على سلامة الرسالة في ظل ظروف أقل من مثالية.
يعد الاختيار الاستراتيجي لمدارات الأقمار الصناعية، وخاصة المدار الأرضي المنخفض (LEO) والمدار المتزامن مع الأرض (GEO)، أمرًا بالغ الأهمية لتحسين أداء QKD. الأقمار الصناعية الموجودة في المدار الأرضي المنخفض (LEO) أقرب إلى الأرض من برج الاتصالات الخلوي القريب. إنها توفر اتصالاً قويًا بالمحطات الأرضية ولكنها تغطي مساحة أصغر. وهذا القرب يجعلها مثالية للاتصال السريع والفعال، ولكن نطاقها محدود.
وفي المقابل، فإن الأقمار الصناعية الموجودة في المدار المتزامن مع الأرض (GEO) تكون أبعد بكثير. وهي تعمل مثل أبراج الراديو البعيدة، حيث تغطي مساحة واسعة ولكن بإشارات مباشرة أضعف. يمكن للأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض أن تغطي ما يقرب من ثلث الكوكب، مما يوفر تغطية أوسع وإن كان ذلك مع مزيد من تأخير الإشارة.
لدى LEO وGEO أدوار متميزة في الشبكات الكمومية، حيث يعتبر LEO رائعًا للاتصال السريع والفعال ضمن منطقة محدودة ويوفر GEO تغطية أوسع مع بعض التنازلات في السرعة.
تكامل الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) والحوسبة الكمومية:
يمكن اعتبار الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) في شبكات الأقمار الصناعية الكمومية نظامًا متقدمًا للغاية وقابلاً للتكيف للتحكم في حركة البيانات. إنه يشبه وجود مركز قيادة مركزي يمكنه إعادة توجيه حركة البيانات على الفور لتجنب الازدحام وضمان التدفق السلس للاتصالات. يؤدي هذا التكامل إلى زيادة كبيرة في معدل توليد التشابك الكمي، وهو عنصر أساسي للاتصال الآمن. كما أنه يبسط إدارة هذه الاتصالات الكمومية، مما يضمن عمل الشبكة الكمومية بكفاءة وفعالية.
وبفضل قوة المعالجة الهائلة التي تتمتع بها، يمكن للحوسبة الكمومية أن تعزز بشكل كبير أمن شبكات المعلومات عبر الأقمار الصناعية. وكما يمكن لجهاز كمبيوتر قوي أن يجعل المهام المعقدة مثل تحرير الفيديو أكثر سلاسة وسرعة، يمكن للحوسبة الكمومية أن تعزز آليات الأمان لهذه الشبكات، مما يجعل من الصعب للغاية اختراقها.
لإنترنت الأشياء (IOT) مثل السيارات الذكية أو الطائرات بدون طيار، التي تعتمد على الاتصالات السريعة والآمنة، فإن تقليل التأخير الذي توفره الحوسبة الكمومية أمر بالغ الأهمية. يشبه هذا التحسين وجود اتصال إنترنت عالي السرعة يسمح بتدفق سلس لمقاطع الفيديو عالية الوضوح دون تخزين مؤقت.
استكشاف المستقبل:
تقترح الورقة مجالات جاهزة للاستكشاف المستقبلي في هذا المجال المزدهر. تعتبر الشبكات الفضائية الكمومية في طليعة تمكين الشبكات الكمومية Internet التي يمكن أن تحدث ثورة في مختلف الصناعات. يتضمن ذلك استخدام الأقمار الصناعية كمكررات كمومية لتوصيل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأرضية وإنشاء مفاتيح آمنة بين الأطراف.
كينا هيوز-كاستلبيري هي مديرة التحرير في Inside Quantum Technology ومسؤولة التواصل العلمي في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا). تشمل إيقاعاتها الكتابية التكنولوجيا العميقة والحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي. وقد ظهرت أعمالها في مجلة Scientific American، وDiscover Magazine، وNew Scientist، وArs Technica، والمزيد.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/iqts-journal-club-a-new-ieee-paper-on-quantum-computing-and-satellite-communications/
- :لديها
- :يكون
- :أين
- 2023
- 29
- 500
- a
- ماهر
- ضبط
- متقدم
- مزايا
- AI
- قريب
- يسمح
- تقريبا
- أيضا
- أمريكي
- و
- أي وقت
- هي
- المنطقة
- البند
- AS
- At
- تجنب
- بعيدا
- BE
- كان
- يجري
- ما بين
- قطعة
- دعم
- فواصل
- أوسع
- المزدهرة
- لكن
- by
- CAN
- cars
- الخلية
- مركز
- مركزي
- خيار
- أقرب
- ناد
- الكود
- رموز
- كولورادو
- Communication
- مجال الاتصالات
- مجمع
- عنصر
- حل وسط
- الكمبيوتر
- أجهزة الكمبيوتر
- الحوسبة
- الشروط
- احتقان
- التواصل
- صلة
- التواصل
- نظرت
- متواصل
- تباين
- مراقبة
- التقاء
- بهيكل
- تغطية
- تغطية
- خلق
- حاسم
- التشفير
- البيانات
- ديسمبر
- عميق
- التكنولوجيا العميقة
- تأخير
- مفصلة
- الأجهزة
- بشكل مختلف
- صعبة
- مباشرة
- اكتشف
- بعيد
- خامد
- توزيع
- المجالات
- إلى أسفل
- طائرات بدون طيار
- كل
- أرض
- النظام الإيكولوجي
- التحرير
- رئيس التحرير
- الطُرق الفعّالة
- على نحو فعال
- فعال
- بكفاءة
- تمكين
- ترميز
- تعزيز
- زيادة
- ضمان
- ضمان
- أساسي
- إنشاء
- الأثير (ETH)
- استكشاف
- جدا
- FAST
- أسرع
- عقار مميز
- حقل
- تدفق
- ويركز
- في حالة
- طليعة
- تماما
- مستقبل
- جيل
- العالمية
- عظيم
- أرض
- الرائد
- يد
- يملك
- وجود
- لها
- مرتفع
- عالية الوضوح
- جدا
- HTTPS
- المثالي
- IEEE
- صورة
- هائلة
- الآثار
- آثار
- in
- تتضمن
- القيمة الاسمية
- فرد
- الصناعات
- العالمية
- معلومات
- في الداخل
- داخل تقنية الكم
- فورا
- التكامل
- سلامة
- معد
- Internet
- اتصال الانترنت
- إنترنت الأشياء
- إلى
- ينطوي
- IT
- انها
- مجلة
- م
- القفل
- مفاتيح
- LEO
- مستوى
- ضوء
- مثل
- محدود
- شعار
- الكثير
- منخفض
- مجلة
- المحافظة
- جعل
- يصنع
- القيام ب
- إدارة
- إدارة
- ماكس العرض
- آليات
- الرسالة
- طريقة
- الأكثر من ذلك
- كثيرا
- شبكة
- الشبكات
- الشبكات
- جديد
- نيست
- of
- خصم
- عرض
- عرضت
- الوهب
- on
- فقط
- طريقة التوسع
- تعمل
- تحسين
- or
- فلك
- أخرى
- ورق
- خاصة
- الأحزاب
- الشراكة
- كلمات السر
- أداء
- قطعة
- محوري
- كوكب
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- نشر
- قوة
- قوي
- معالجة
- قوة المعالجة
- عميق
- HAS
- يقترح
- توفير
- كمية
- أجهزة الكمبيوتر الكم
- الاحصاء الكمية
- تشابك الكم
- شبكات الكم
- تكنولوجيا الكم
- سريع
- راديو
- نطاق
- معدل
- بدلا
- تحقيق
- الأخيرة
- عقار مخفض
- اعتمد
- الاعتماد
- يمثل
- بحث
- مرن
- النتائج
- ثور
- الأدوار
- s
- الأقمار الصناعية
- الأقمار الصناعية
- مخططات
- علوم
- علمي
- عالم
- شبكة التنمية المستدامة
- سلس
- سيكريت
- تأمين
- أمن
- مرسل
- مسلسلات
- سيجنل
- إشارات
- هام
- بشكل ملحوظ
- يبسط
- حالات
- الأصغر
- سمارت
- كمنعم
- سلاسة
- بعض
- سرعة
- المحافظة
- محطات
- إستراتيجي
- متدفق
- قوي
- دراسة
- دراسة
- هذه
- مناسب
- سويفت
- مفاتيح
- نظام
- المهام
- التكنولوجيا
- تقنية
- تكنولوجيا
- أرضي
- من
- أن
- •
- من مشاركة
- منهم
- تشبه
- هم
- الأشياء
- اعتقد
- الثالث
- إلى
- برج
- حركة المرور
- تحويل
- صحيح
- مع
- فهم
- فريد من نوعه
- جامعة
- تستخدم
- استخدام
- القيم
- متغير
- مختلف
- كبير
- فيديو
- مقاطع فيديو
- أضعف
- أسبوعي
- التي
- على نطاق أوسع
- مع
- في غضون
- بدون
- للعمل
- أعمال
- جاري الكتابة
- لصحتك!
- زفيرنت