کوانټمي اړیکه څه ده؟

کوانټمي اړیکه (Quantum Communication) څه ده؟
ګرانو لوستونکو!
زه تل هڅه کوم چې تاسو ته نوې، ګټورې او معاصرې علمي موضوعګانې وړاندې کړم، تر څو وکولای شئ له دغو موضوعاتو څخه په ورځني ژوند، ټولنیزو چارو او سوداګریزو فعالیتونو کې عملي ګټه واخلئ؛ په ځانګړي ډول د معلوماتي ټکنالوجۍ او کمپیوټر ساینس د برخو محصلین او همدارنګه د مخابراتي سکتور کارکوونکي.
دا ځل مې ستاسو لپاره د کوانټمي اړیکو (Quantum Communication) موضوع غوره کړې ده. هیله ده دا مقاله به ستاسو د پوهې د لا پراختیا او مسلکي ودې لپاره ګټوره او ارزښتناکه تمامه شي.
څېړونکي او شرکتونه داسې ډېر خوندي د اړیکو شبکې جوړوي چې ښايي د کوانټمي انټرنېټ بنسټ وګرځي. دلته یې د کار کولو څرنګوالی درته تشریح کوو.
لیکوال: مارتین ګایلز
چمتوکوونکي او نچوړ: نصيراحمد څپاند
دا د کوانټمي ټکنالوژۍ د تشریحي لیکنو له لړۍ څخه دوهمه مقاله ده. نورې مقالې د کوانټمي کمپیوټر او له کوانټم وروسته رمزګذارۍ (Post-Quantum Cryptography) په اړه دي.
نږدې هره اوونۍ د یوې نوې سترې سایبري حملې خبر خپرېږي چې پکې د خلکو حساس معلومات افشا کېږي؛ له بانکي کارتونو او روغتیايي ریکارډونو نیولې تر د شرکتونو قیمتي فکري شتمنۍ پورې. د همدې ګواښونو له امله حکومتونه، پوځونه او سوداګریز بنسټونه اړ شوي چې د معلوماتو د لېږد لپاره لا خوندي لارې ولټوي.
نن سبا حساس معلومات عموماً کوډ (رمز) کېږي او بیا د فایبر نوري کیبلونو او نورو لارو له لارې لېږل کېږي. له معلوماتو سره یو ځای هغه ډیجیټلي «کیلي» هم لېږل کېږي چې د معلوماتو د خلاصولو لپاره کارېږي. دا ټول معلومات د عادي یا کلاسیک بټونو په بڼه وي، یعنې د برېښنايي یا نوري نښو لړۍ چې یوازې ۰ او ۱ ښيي. همدا چاره دا معلومات زیانمن ګرځوي، ځکه ځیرک هکران کولی شي دغه بټونه د لېږد پر مهال ولولي او کاپي کړي، بې له دې چې کومه نښه پرېږدي.
کوانټمي اړیکه څه ډول کار کوي؟
کوانټمي اړیکه د کوانټمي فزیک له قوانینو ګټه اخلي څو معلومات خوندي کړي. د دې قوانینو له مخې، ذرې (چې زیاتره د رڼا فوتونونه وي) کولی شي د سوپرپوزېشن په حالت کې وي، یعنې په یو وخت کې د ۰ او ۱ څو ګډ حالتونه وښيي. دغو ذرو ته کوانټمي بټونه یا کوبیټونه (Qubits) ویل کېږي.
د سایبري امنیت له نظره د کوبیټونو تر ټولو مهمه ځانګړنه دا ده چې که یو هکر هڅه وکړي هغه د لېږد پر مهال وڅاري، نو د هغوی ډېر نازک کوانټمي حالت له منځه ځي او یوازې ۰ یا ۱ ته راښکته کېږي. دا معنا لري چې هېڅوک نشي کولی کوبیټونه وڅاري یا بدل کړي، پرته له دې چې نښه یې پاتې شي.
همدې ځانګړنې ته په کتو، ځینو شرکتونو د کوانټمي کیلي وېش یا QKD (Quantum Key Distribution) په نوم شبکې جوړې کړې دي، چې د ډېرو حساسو معلوماتو د لېږد لپاره کارېږي. لږ تر لږه په تیوري کې، دا شبکې خورا خوندي بلل کېږي.
کوانټمي کیلي وېش (QKD) څه دی؟
په QKD کې معلومات لا هم د عادي بټونو په بڼه لېږل کېږي، خو هغه کیلي چې معلومات پرې خلاصیږي، په کوانټمي حالت کې د کوبیټونو له لارې لېږدول کېږي.
د QKD لپاره بېلابېل میتودونه یا پروتوکولونه جوړ شوي دي. یو له تر ټولو مشهور یې BB84 دی. دا پروسه داسې ده:
تصور وکړئ دوه کسان دي، الیس او باب. الیس غواړي باب ته معلومات په خوندي ډول ولېږي. هغې د کوبیټونو په بڼه د رمز کیلي جوړوي، چې د هر کوبیټ قطبي حالت د کیلي یو بټ ښيي.
دا کوبیټونه د فایبر نوري کیبل له لارې باب ته لېږل کېږي. الیس او باب د دغو کوبیټونو د یوې برخې حالتونه سره پرتله کوي (چې دې ته Key Sifting ویل کېږي) تر څو ډاډ ترلاسه کړي چې دواړه یوه کیلي لري.
د لېږد پر مهال د ځینو کوبیټونو کوانټمي حالت د چاپېریالي اغېزو له امله له منځه ځي، چې دې ته ډي‌کوهېرنس (Decoherence) ویل کېږي. د دې د جبران لپاره، الیس او باب د Key Distillation په نوم بله پروسه ترسره کوي، چې پکې د تېروتنو کچه محاسبه کېږي. که دا کچه لوړه وي، نو معنا دا چې ښايي یو هکر د کیلي د نیولو هڅه کړې وي.
که داسې وي، دواړه شکمنه کیلي غورځوي او نوې کیلي تولیدوي، تر څو ډاډ ترلاسه کړي چې اړیکه خوندي ده. وروسته الیس خپله کیلي کاروي، معلومات رمز کوي او باب ته یې د عادي بټونو په بڼه لېږي، او باب یې په خپله کیلي بېرته خلاصوي.
نن ورځ د QKD ځینې شبکې لا فعالې شوې دي. تر ټولو اوږده یې په چین کې ده، چې له بیجینګ تر شانګهای پورې ۲۰۳۲ کیلومتره اوږدوالی لري. بانکونه او مالي ادارې دا شبکه د معلوماتو د لېږد لپاره کاروي. په امریکا کې هم د Quantum Xchange په نوم یو شرکت د ختیځ ساحل په اوږدو کې شاوخوا ۸۰۵ کیلومتره فایبر نوري کیبل ته لاسرسی موندلی، څو QKD شبکه جوړه کړي.
سره له دې چې QKD نسبتاً خوندي ده، خو که د کوانټمي تکرارکوونکو (Quantum Repeaters) ملاتړ ورسره وي، لا به هم خوندي شي.
کوانټمي تکرارکوونکی څه دی؟
په کیبلونو کې مواد فوتونونه جذبوي، له همدې امله کوانټمي سیګنالونه یوازې څو لس کیلومتره مزل کولی شي. په عادي شبکو کې تکرارکوونکي د سیګنال د پیاوړتیا لپاره کارېږي.
د QKD شبکو ورته حل لاره د «باوري مرکزونو» یا Trusted Nodes جوړول دي. د بیجینګ–شانګهای شبکه ۳۲ داسې مرکزونه لري. خو ستونزه دا ده چې په دې مرکزونو کې کیلي بېرته عادي بټونو ته اوړي او بیا له سره کوانټمي کېږي. که څوک دغه مرکزونه مات کړي، کولی شي کیلي ترلاسه کړي.
اصلي حل دا دی چې کوانټمي تکرارکوونکي جوړ شي، یعنې داسې مرکزونه چې کوانټمي پروسس ولري او کیلي د ټول سفر پر مهال په کوانټمي بڼه پاتې شي. څېړنو ښودلې چې دا کار په تیوري کې ممکن دی، خو لا عملي بڼه نه لري.
کوانټمي ټېلېپورټېشن څه ده؟
که څه هم د ساینس‌فېکشن په څېر ښکاري، خو کوانټمي ټېلېپورټېشن یوه واقعي تخنیکي لاره ده چې معلومات په بشپړ ډول په کوانټمي بڼه لېږدوي. دا میتود د کوانټمي تړلتیا (Entanglement) پر اصل ولاړ دی.
په دې طریقه کې، د تړلو فوتونونو جوړې تولیدېږي. یوه ذره د لېږونکي (الیس) او بله د ترلاسه کوونکي (باب) سره وي. کله چې الیس خپله ذره د معلوماتو له کوبیټ سره تعامل ته پرېږدي، د هغې حالت بدلېږي، او ځکه چې دا ذره له باب سره تړلې ده، د باب ذره هم په هماغه شېبه بدلېږي.
په دې توګه معلومات د الیس له کوبیټه باب ته «لېږدول» کېږي، بې له دې چې فزیکي انتقال وشي.
کوانټمي انټرنېټ څه دی؟
لکه اوسنی انټرنېټ، کوانټمي انټرنېټ به هم د شبکو یوه نړیواله شبکه وي، خو توپیر دا دی چې بنسټیزه اړیکه به یې کوانټمي وي.
دا به د نن ورځې انټرنېټ بشپړ بدیل نه وي. عادي معلومات لکه انځورونه، ویډیوګانې او غیرحساس سوداګریز معلومات به لا هم د عادي بټونو له لارې لېږل کېږي. خو کوانټمي انټرنېټ به هغو ادارو ته ډېر مهم وي چې خورا ارزښتناک او حساس معلومات لري. همدارنګه، دا به د کوانټمي کمپیوټرونو ترمنځ د اړیکو لپاره غوره لاره وي.
چین د کوانټمي انټرنېټ په برخه کې مخکښ هېواد دی. دې هېواد د Micius په نوم ځانګړې کوانټمي سپوږمکۍ فضا ته ولېږله، او په ۲۰۱۷ کال کې یې د نړۍ لومړنی بین‌المللي کوانټمي خوندي ویډیویي کنفرانس د بیجینګ او ویانا ترمنځ ترسره کړ.
که څه هم ځینو څېړونکو خبرداری ورکړی چې کېدای شي په راتلونکي کې حتی کوانټمي انټرنېټ هم د نوو کوانټمي بریدونو ښکار شي، خو د نن ورځې د دوامدارو سایبري بریدونو په وړاندې، حکومتونه، پوځونه او سوداګر به لا هم د یوې ډېرې خوندي کوانټمي شبکې په لټه کې وي.

د تشکیلاتو رول په سازمان یا اداره کې

زموږ انګلیسي ویبپاڼه: