ويشهد المشهد المأمون للتواصل تحولا أساسيا، ينجم عن تزايد ضعف الأساليب الكلاسيكية المكبوتية إلى التقدم في الطاقة الحسابية، والتهديد الذي تشكله في نهاية المطاف الحواسيب الكميّة، وتوفر نظم الاتصالات الكمي حلا يستند إلى قوانين الفيزياء بدلا من التعقد الحاسبي، مع الاعتماد على مبادئ الميكانيكيات الكمية للكشف عن الضجيج الافتراضي وضمان السرية المطلقة للصور.

أساسيات الكشف عن المواد الأفيونية في النظم الكينتومية

وعلى عكس الاتصالات البصرية التقليدية التي تنقل أعدادا كبيرة من الصور الفوتوغرافية في كل جزء وتعتمد على كشف العتبات، كثيرا ما تعمل الاتصالات الكمية على مستوى الفوتونية الواحدة أو تستخدم نبضات متماسكة للغاية، وتدرج المعلومات في الولايات الكمية لهذه الصور باستخدام خصائص مثل الاستقطاب (المقياس الأفقي/الفضائي) أو المرحلة (الزخم الافتراضي) أو حتى في الوقت المحدد (الأول/الأخير) أو

ويكمن مبدأ عدم التيقن في هايزنبرغ في أن قياس إحدى ممتلكات دولة كمية (مثل الاستقطاب) يزعج في جوهره ممتلكات تكميلية أخرى (مثل المرحلة) ويجب أن يستخرج جهاز استقبال مصمم جيدا المعلومات المطلوبة بأقصى قدر من الكفاءة مع تقليل الاضطرابات والخسائر، ويتطلب ذلك أجهزة كشف ذات حساسية شديدة، وأن يكون لها حد أدنى من سرعة توقيت واحد، وأن يحافظ على حد زمني دقيق للغاية.

نظام تحصين شامل للمستقبلات البصرية

ويقضي التطبيق والبروتوكول المحددان بنوع جهاز الاستقبال البصري المطلوب، ويمكن عموما تصنيف أجهزة الاستقبال إلى ثلاث أسر رئيسية: أجهزة الكشف عن الفوتونيات الوحيدة، وأجهزة الكشف المتسقة، وأجهزة الكشف الضوئية.

محررون من طراز Photon

وقد صُممت أجهزة الكشف عن الفوتونيات الوحيدة لتسجيل وصول صورة فردية ذات احتمال كبير، وهي مجموعة من مجموعات العمل من بروتوكولات الـ (KKKD) القابلة للتلفزيون، مثل BB84، وهي أساسية بالنسبة لمكرري الكم، وتتنوع التكنولوجيات الرئيسية في هذه الفئة.

Avalanche Photodiodes (APDs)

وتنتج عن عمليات التأشيرات الإلكترونية، التي تُستخدم في شكل رسومات متحركة، أجهزة صلبة تستخدم التأثيرات الفلكية، وعندما يتم استيعاب الصور الفوتوغرافية، أزواجاً للكولونات الإلكترونية، حيث تُستخدم هذه البطاقات في شكل تحيز عكسي أعلى من الفولطية (طريقة جيجر)، يمكن لحامل شحنة واحدة أن يُحدث خلية ذاتية، تنتج نبضاً كهربائياً مُغلاً.

مُنتجات نانووير الوحيدة - فوتو (SNSPDs)

S[NSPDs represent the current state-of-the-art in single-photon detection. These devices consist of a little little meandering nanowire of a superconducting material (such as NbN or WSi) cooled to temperatures below 4 Kelvin. When a photon strikes the wire, it disrupts the superconductivity in a small hotspot, creating a capable voltage pulse

Photomultiplier Tubes (PMTs)

وتعد أجهزة التصوير المزودة بأجهزة التصوير الفلكي تكنولوجيا أكثر نضجاً، وهي تعمل عن طريق التأثير الفلكي الضوئي في جهاز التصوير الضوئي، يليها تضخيم الإلكتروني المحرر من خلال سلسلة من الديندوز، وفي حين توفر أجهزة التصوير المزودة بالأشعة فوق البنفسجية مناطق نشطة كبيرة وقوية، فإن كفاءة استخدامها كمياً أقل عموماً من كفاءة أجهزة الكشف الحديثة عن الصلدة أو الفوقية، مما يحد من استخدامها في نظم الاتصالات الكميّة العالية الأداء.

محررو هوموديان

For continuous-variable (CV) QKD protocols, the information is encoded in the quadratures (amplitude and phase) of the optical field, rather than in discrete photon counts. These systems use coherent detection techniques that measure the overlap between the incoming signal and a strong local oscillator (LO) provided by the frequency detection. In homo

محررون حلوا للصوت

أجهزة قياسية للأجهزة وأجهزة إس إن إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس إس آي دي " هي أجهزة كشف " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "

وتُعد تكنولوجيا الطاقة النووية الأكثر نجاحاً Transition Edge Sensor (TES) .() وتُعدُّ هذه التكنولوجيا مقياساً مصغراً مُنتجاً في المرحلة الانتقالية بين ولاياتها العليا والأوضاع العادية، وتُحدث الطاقة التي تُودع بواسطة صورة مُمتصة تغيراً قابلاً للقياس في المقاومة.()

مقاييس الأداء الحرجة والتحديات الهندسية

وترتبط فعالية أي نظام للاتصال الكمي ارتباطا مباشرا بأداء أجهزة الاستقبال البصرية، وتقضي عدة مقاييس رئيسية بملاءمتها لمهمة معينة.

كفاءة الكشف

هذا احتمال أن تولد صورة حادث إشارة كهربائية يمكن اكتشافها، في نظام تحديد الكمية، تخفض الخسارة السعر المؤمن، كفاءة جهاز الاستقبال هي مساهم مباشر في فقدان النظام العام، ويفقد كاشف فعال بنسبة 50 في المائة نصف المعلومات المرسلة، ويظل تحقيق الكفاءة شبه الوحدة (أكثر من 95 في المائة) هدفا رئيسيا، وخاصة بالنسبة لوصلات الترددات الطويلة.

معدل الكونت المظلم و الضوضاء

يمكن للمستقبلين المُختلفين أن يُنتجوا "البقعة" حتى عندما لا يكون هناك صورة، هذه الإيجابات الكاذبة تُسمى "عدّات الظلام" في أجهزة الاصطناعية، تنشأ عن الجيل الحراري من الناقلات، في أجهزة SNSPD، من الإشعاع الضئيل أو العيوب المتأصلة، ويُدخل معدل عدّ مظلم في كثير من الأحيان أخطاء في التصفح الكميّف (كم).

التوقيت الجليس وحله

ويسود في الوقت الذي يصل فيه النبض الكهربائي إلى مرحلة الوصول الحقيقية للصورة، وفي نظم عالية السرعة للضغط الكبريتي تعمل بمعدلات ساعات العمل، تُباع الصور فقط لمئات من الاثباتات، ويصعب على المضرب الزائد أن يُخصص حدثا للكشف للزمن الصحيح، مما يسبب أخطاء.

الوقت المميت والقلق

بعد اكتشاف صورة، يحتاج معظم المتلقين إلى وقت محدد للتعافي (الوقت الميت) قبل أن يتمكنوا من كشف الصورة التالية، خلال هذه الفترة، يكون المكتشف أعمى، إذا كان معدل الوصول الضوئي يتجاوز معدل التعافي للكشف، يصبح النظام مشبعاً، ويحدّ زمن طويل من الحد الأقصى لساعة نظام الاتصالات الكمي، على سبيل المثال،

دور لا يمكن فصله في التوزيع الرئيسي للكيانات

أكثر تطبيقات الاتصالات الكمية نضجاً هو (الكي كي دي)، الذي يسمح لطرفين (أليس وبوب) بتقاسم مفتاح مؤمن، جهاز الاستقبال البصري في محطة (بوب) هو خط الأمن الرئيسي، ففي بروتوكول BB84 القائم على الاستقطاب، على سبيل المثال، يتألف جهاز الاستقبال من مفرقعات الشعاع، وعناصر الاستقطاب، وأجهزة الكشف عن الفوتوغرافية الواحدة.

(أ) الافتراض الأساسي في الأدلة الأمنية القياسية لـ (كيو دي هو أن أجهزة قياس (بوب) مثالية وغير مُعهد بها، لكن أجهزة الكشف العملي يمكن أن تكون عرضة للهجمات الجانبية، مثال معروف هو جهاز كشف الاختبارات المُتأصلة [FLT: 1] حيث يُرسل جهاز التحكم في الأشعة الضوئية الضوء إلى أجهزة قياس البصري التابعة لـ(بوب).

توسيع نطاق الاتصال: أجهزة استقبال الضوئية في شبكات الكينتوم

وفيما عدا نقطة التركيز (CKD)، فإن مستقبل علوم المعلومات الكمي يكمن في شبكات كمية كاملة، مما يتيح استخدام حاسوب كمي موزع وتأمين الاتصالات عبر المسافات العالمية، والمتلقين البديلين هما التكنولوجيا التمكينية للتشغيل الأساسي لهذه الشبكات: ] أجهزة إعادة الإرسال .

وتتغلب أجهزة إعادة الإرسال الكمي على الخسارة الهائلة في الألياف البصرية، وتعتمد على توزيع التشابكات وعلى إجراء يسمى ، ويتوقف هذا النوع من الممنوعات على اختبارات " BLT:1] " ، ويحتاج إلى اختبار " قياس مدى النجاح " (BSM) صورة متفاوتة].

الاتجاهات المستقبلية والترابط التكنولوجي

ومجال أجهزة الاستقبال الضوئية الكمي بعيد عن البديهي، وهناك عدة اتجاهات مثيرة تشير إلى التكامل والتوسع في تكنولوجيات الاتصالات الكمي في المستقبل.

الدوائر المتكاملة للصور

وكثيرا ما تستخدم نظم الاتصالات الكمية الحالية عناصر بصرية متنافرة ومفصلة تتطلب مواءمة دقيقة، وتؤدي الدافع نحو التقليل إلى أدنى حد من البرمجيات المتكاملة الكمية، حيث تتلقى أجهزة الاستهلاك المتكاملة ذات الحجم الكمي، وتحصل أجهزة الاستنشاق المزودة بالأشعة، والمقسمة من الأقواس، وحتى أجهزة الكشف على شريحة واحدة.

الغرفة - زملاء وحيد - فوتو

وفي حين أن برامجيات SNSPD توفر أداء غير منفصل، فإن اعتمادها على التبريد الخفي يشكل حاجزا كبيرا، وهناك بحوث مكثفة في المواد والأجهزة التي يمكن أن تحقق حساسية الفوتوني الواحد في درجة حرارة الغرفة، غير أن القيود المادية الأساسية تجعل هذا الأمر صعبا بشكل استثنائي، ومن بين المرشحين المحتملين أجهزة الكشف عن الجرعات الكمي، وأجهزة التصوير العضوية، والعيوب الجديدة في مجال صناعة الفول السوداني.

المتلقين المعاصر للتعلم والتربية

ويخضع جهاز استقبال بصري حديث للتقلبات الدينامية في الخسائر والاستقطاب والانجراف وازدهار الثيران، وبدأ الباحثون بتطبيق تقنيات التعلم الآلاتي لخلق أجهزة استقبال بصرية متكيفة، ويمكن لهذه الأجهزة الاستلامية الذكية أن تضبط تلقائياً معاييرها (مثلاً، فولط التحيز، وبوابات التوقيت، وتشكيلات التصفير) لتعظيم الأداء في الوقت الحقيقي.

العملية الطويلة الأجل للهياكل الأساسية للطيران العالمي

وتعاني الألياف البصرية من أدنى خسارة في النطاق C (1530-1565 nm) ومعظم نظم الاتصالات الكمية تعمل في هذه الأغصان الموجية للاستفادة من الهياكل الأساسية القائمة، غير أن نماذج البيانات القياسية في إطار نظام إنغا إيهز لها حدود في الأداء هنا، وهناك دفعة متزايدة لتطوير شبكات اتصالات سلكية تقليدية متقدمة من أجل النطاقات، بل وحتى شبكة L-band، تضمن استخدام أفضل شبكة استقبال لا يمكن استخدامها.

خاتمة

إن جهاز الاستقبال البصري هو أكثر من مجرد مترجم في نظام اتصالات كمي؛ وهو الواجهة الحاسمة التي تترجم العالم الهش والمحتمل للدول الكمي إلى اللغة المحددة للمنطق الكلاسيكي، ويرتبط أمن الشبكات الكمية وسرعةها ووصولها ارتباطاً جوهرياً بأداء هذه الأجهزة.