'Classified knots': uOttawa researchers create optical framed knots to encode information
منظر علوي للعقد المؤطرة التي تم إنشاؤها في هذا العمل. الائتمان: جامعة أوتاوا

لأول مرة في العالم ، تمكن باحثون من جامعة أوتاوا بالتعاون مع علماء إسرائيليين من إنشاء عقدة ذات إطار بصري في المختبر يمكن تطبيقها في التقنيات الحديثة. يفتح عملهم الباب لطرق جديدة لتوزيع مفاتيح التشفير السرية – تُستخدم لتشفير البيانات وفك تشفيرها ، وضمان الاتصال الآمن وحماية المعلومات الخاصة. نشرت المجموعة مؤخرًا نتائجها في Nature Communications .

“هذا مهم بشكل أساسي ، لا سيما من منظور يركز على الطوبولوجيا ، نظرًا لأن العقد المؤطرة توفر منصة للحسابات الكمومية الطوبولوجية ،” أوضح المؤلف الكبير ، البروفيسور إبراهيم كريمي ، كرسي الأبحاث الكندي في الهيكلية Light at the University of Ottawa.

“بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا هذه الهياكل البصرية غير التافهة كمعلومات الناقلين وطوروا بروتوكولًا أمنيًا للاتصالات الكلاسيكية حيث يتم تشفير المعلومات داخل هذه العقدة المؤطرة. “

المفهوم

يقترح الباحثون درسًا بسيطًا “افعل ذلك بنفسك” لمساعدتنا على فهم العُقد ذات الإطارات بشكل أفضل ، تلك

، قال المؤلف الأول هوغو لاروك ، خريج جامعة أوتاوا والدكتوراه الحالي. طالب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

“يُشار إلى الكائن الناتج على أنه عقدة مؤطرة وله أهمية كبيرة ومثيرة للاهتمام الخصائص الرياضية. “

حاولت المجموعة تحقيق نفس النتيجة ولكن ضمن شعاع ضوئي يقدم مستوى أعلى من الصعوبة. بعد عدة محاولات (والعقد التي بدت أشبه بالخيوط المعقّدة) ، توصلت المجموعة إلى ما كانوا يبحثون عنه: هيكل شريط معقود أساسي لعقد مؤطرة.

'Classified knots': uOttawa researchers create optical framed knots to encode information
مخطط تشفير لضفيرة مؤطرة داخل عقدة مؤطرة. يمكن استخدام العقدة مع زوج من الأرقام لاستعادة الجديلة المشفرة عن طريق إجراء يعتمد على التحليل الأولي. الائتمان: جامعة أوتاوا

“من أجل إضافة هذا الشريط ، اعتمدت مجموعتنا على تقنيات تشكيل الشعاع التي تتلاعب بالطبيعة الاتجاهية للضوء” ، أوضح هوغو لاروك. “من خلال تعديل اتجاه التذبذب لحقل الضوء على طول عقدة بصرية” غير مؤطرة “، تمكنا من تعيين إطار للأخير عن طريق” لصق “الخطوط التي تم تتبعها بواسطة هذه الحقول المتذبذبة معًا.”

وفقًا للباحثين ، يتم استغلال الحزم الضوئية المنظمة على نطاق واسع لترميز المعلومات وتوزيعها.

“حتى الآن ، اقتصرت هذه التطبيقات على الكميات المادية التي يمكن التعرف عليها من خلال مراقبة الشعاع في موقع معين ،” قال زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة أوتاوا و شارك في تأليف هذه الدراسة الدكتور أليسيو ديريكو.

“يظهر عملنا أن عدد يمكن استخدام التقلبات في اتجاه الشريط بالتزامن مع عامل الرقم الأولي لاستخراج ما يسمى “تمثيل جديلة” للعقدة. “

“يمكن استخدام السمات الهيكلية لهذه الكائنات لتحديد 'Classified knots': uOttawa researchers create optical framed knots to encode information المعلومات الكمية

معالجة ص rograms ، “أضاف هوغو لاروك. “في الحالة التي يرغب فيها هذا البرنامج في أن يظل سراً أثناء نشره بين أطراف مختلفة ، قد يحتاج المرء إلى وسيلة لتشفير هذا” الجديل “وفك تشفيره لاحقًا. يعالج عملنا هذه المشكلة من خلال اقتراح استخدام عقدة الإطار البصري كائن تشفير لهذه البرامج يمكن استعادته لاحقًا بواسطة طريقة استخراج جديلة التي قدمناها أيضًا. “

“لأول مرة ، تم استغلال هذه الهياكل المعقدة ثلاثية الأبعاد لتطوير طرق جديدة لتوزيع مفاتيح التشفير السرية. علاوة على ذلك ، هناك اهتمام واسع وقوي باستغلال المفاهيم الطوبولوجية في الحساب الكمي ، والتواصل والخالية من التبديد. الإلكترونيات. يتم وصف العقد بواسطة خصائص طوبولوجية محددة أيضًا ، والتي لم يتم اعتبارها حتى الآن لبروتوكولات التشفير. “

'Classified knots': uOttawa researchers create optical framed knots to encode information
تسليم الهيكل المعاد بناؤه لعقدة ثلاثية الفصوص مؤطرة تم إنشاؤها داخل حزمة ضوئية. الائتمان: جامعة أوتاوا

الأصول

ظهرت الفكرة وراء المشروع في عام 2018 ، خلال مناقشة مع باحثين إسرائيليين في لقاء علمي في جزيرة كريت ، اليونان.

قام علماء من جامعة بن غوريون في النقب وجامعة بار إيلان في إسرائيل بتطوير البرايم بروتوكول التشفير الرقمي.

ثم عبر المشروع البحر الأبيض المتوسط ​​والمحيط الأطلسي قبل أن ينتهي في د. يقع مختبر كريمي في مجمع الأبحاث المتقدمة في جامعة أوتاوا. هذا هو المكان الذي تم فيه تطوير الإجراء التجريبي وإجرائه. ثم تم تحليل البيانات الناتجة ، واستخراج الهيكل الجديلي من خلال برنامج مصمم خصيصًا.

التطبيقات

قال هوغو: “تتيح لنا التقنيات الحالية إمكانية التلاعب بدقة عالية بالخصائص المختلفة التي تميز حزمة الضوء ، مثل الشدة والطور والطول الموجي والاستقطاب”. لاروك. “هذا يسمح بتشفير وفك تشفير المعلومات بأساليب بصرية كاملة. وقد تم ابتكار بروتوكولات التشفير الكمومية والكلاسيكية لاستغلال هذه درجات الحرية المختلفة.”

“يفتح عملنا الطريق أمام استخدام بنى طوبولوجية أكثر تعقيدًا مخبأة في انتشار شعاع الليزر لتوزيع مفاتيح التشفير السرية.”

“علاوة على ذلك ، قد تساعد التقنيات التجريبية والنظرية التي طورناها في إيجاد مناهج تجريبية جديدة للحساب الكمي الطوبولوجي ، والذي يعد بتجاوز المشكلات المتعلقة بالضوضاء في الحوسبة الكمومية الحالية وأضاف الدكتور إبراهيم كريمي.

إن ورقة “العقدة ذات الإطار البصري كناقل للمعلومات” صدرت مؤخراً نُشرت في Nature Communications .


معلومات اكثر: Hugo Larocque et al ، العقدة ذات الإطار البصري كناقلات للمعلومات ، اتصالات الطبيعة (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-18792-z

الاقتباس : //phys.org/news/2020-10-optical-encode.html

هذه الوثيقة هي تخضع لحقوق النشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

٪٪ item_read_more_button ٪٪

ترك الرد

من فضلك ادخل تعليقك
من فضلك ادخل اسمك هنا