بزرگنمايي:

پیام خوزستان - دانشمندان سیستم ارتباطات مستقیم کوانتومی را توسعه دادند و تئوری ارتباط مستقیم کوانتومی یک طرفه را ارائه کردند.

آنان با موفقیت یک سیستم عملی ایجاد کردند که ارتباطات مستقیم کوانتومی را از یک مفهوم به مرحله کاربرد عملی ارتقا داد و رکوردی را در آزمایش استاندارد ارتباط فیبر نوری با فاصله انتقال 104.8 کیلومتر به دست آوردند و به انتقال پایدار با سرعت 2.38 کیلوبیت در ثانیه برای 168 ساعت متوالی دست یافتند.
نتایج پژوهش منتشرشده در نشریه پیشرفت‌های علمی نشان داد، ارتباط مستقیم کوانتومی قبلا توسط این گروه چینی، پیشنهاد شده بود که با استفاده از حالت‌های کوانتومی و ویژگی‌هایی مانند تشخیص و پیشگیری از شنود، سازگاری با شبکه‌های موجود، فرآیندهای مدیریت ساده و انتقال مخفی، ارتباط امن را امکان‌پذیر می‌سازد.
چالش اصلی در این زمینه دستیابی به ارتباطات ایمن و قابل اعتماد با استفاده از حالت‌های کوانتومی با انرژی بسیار کم است. این حالت‌ها به شدت مستعد تداخل در کانال‌های کوانتومی هستند که با نویز زیاد، تلفات زیاد و خطر شنود مشخص می‌شود.
پژوهش‌های قبلی از پروتکل‌های دوطرفه استفاده کردند که این روش منجر به از دست دادن قابل توجه کارایی سیستم و بهبود عملکرد ارتباطات را به شدت محدود می‌کرد.
در سال 2022، دانشمندان چینی رکورد جهانی برای ارتباط مستقیم کوانتومی بیش از 100 کیلومتر ثبت کردند، اما سرعت آن فقط 0.5 بیت در ثانیه بود که امکان انتقال پیام‌ها با کاراکترهای بسیار کم را فراهم می‌کرد اما انتقال یک طرفه می‌تواند مسافت انتقال حالت کوانتومی را به نصف و به‌طور قابل‌توجهی تلفات را کاهش دهد که کلید بهبود عملکرد ارتباط مستقیم کوانتومی است.
دانشمندان برای ارائه روش نظری برای ارتباط مستقیم کوانتومی یک طرفه، کدگذاری کانال با نویز و اتلاف بالا و سایر فناوری‌های کلیدی را توسعه دادند و چالش‌های فنی را حل و توسعه ارتباطی را تکمیل کردند.
میزان ارتباط سیستم جدید در مقایسه با آنچه در سال 2022 توسعه یافته بود، 4760 برابر افزایش یافته که به‌طور قابل‌توجهی عملکرد ارتباطات مستقیم کوانتومی را افزایش داده است. انتظار می‌رود که سیستم‌های ارتباط مستقیم کوانتومی به‌طور گسترده در زمینه‌هایی با الزامات بسیار بالا برای امنیت اطلاعات، مانند امور دولتی و مالی، به کار گرفته شوند.
دو نوع ارتباط امن کوانتومی وجود دارد؛ یکی توزیع کلید کوانتومی است که از حالت‌های کوانتومی برای تولید کلیدها و در حین انتقال اطلاعات رمزگذاری شده از طریق ارتباطات کلاسیک استفاده می‌کند و مزیت آن سرعت انتقال بالاست. دیگری ارتباط مستقیم کوانتومی است که مستقیما اطلاعات را با استفاده از حالت‌های کوانتومی منتقل می‌کند. در صورت شنود، حالت‌های کوانتومی می‌توانند برای اطمینان از امنیت اطلاعات، خود تخریب شوند.
در تحقیق منتشرشده در پایگاه اطلاعات علمی ایران با عنوان «ارتباط مستقیم امن کوانتومی» آمده است، در قرن بیستم میلادی، گوردن مور پیش‌بینی کرد که ابعاد ترانزیستورها هر دو سال یکبار، نصف می‌گردد. بر اساس این پیش‌بینی که مبنی بر کوچک شدن ترانزیستورها تا ابعاد زیر اتمی است، دغدغه محققان یافتن راهی بود که بتوان محاسبات را در ابعاد زیر اتمی انجام داد. به این ترتیب محاسبات کوانتومی پیشنهاد گردید که تلفیقی از علوم رایانه، محاسبات کلاسیکی و مکانیک کوانتومی است.
همچنین برای تبادل اطلاعات به صورت امن در دنیای کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی مطرح گردید. یکی از شاخه‌های مهم رمزنگاری کوانتومی ارتباط مستقیم امن کوانتومی است، مهم‌ترین هدف در این زمینه تبادل امن اطلاعات بین کاربران به‌صورت مستقیم و بدون بهره‌گیری از کلید در کانال کوانتومی است.
محققان تحقیق کنونی، پروتکل‌هایی در زمینه ارتباط مستقیم امن کوانتومی طراحی کردند که شامل گفت‌وگوی کوانتومی امن است و کاربران بدون هیچ‌گونه توزیع کلیدی به‌صورت مستقیم به پیام محرمانه یکدیگر دست خواهند یافت. همچنین هدف، ارتقاء بازدهی و امنیت در پروتکل‌های پیشین با افزایش حجم پیام منتقل‌شده به گیرنده‌ها به ازای استفاده از تعداد برابر یا کم‌تر کیوبیت بود.
در این تحقیق، چهار پروتکل در دو دسته‌ پردازش موازی و متوالی طراحی شده است و ایجاد امنیت در فرآیند انتقال پیام با مراحل کنترل امنیت صورت می‌گیرد. در پروتکل‌های طراحی شده بازدهی و امنیت نسبت به پروتکل‌های مشابه پیشین بهبود یافته است.