مرشح كمومي: تنقية العشوائية من البتات «القذرة» سريع

الأصل: "Certified randomness amplification by dynamically probing remote random quantum states"
arXiv:2511.03686 · 2025-11-05 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
حاسوب كمومي يحتوي على 98 أيونًا ينقي العشوائية بسرعة تجعل التزوير مستحيلًا بفضل سرعة الضوء نفسها.

تعتمد البروتوكولات التشفيرية الحديثة بشكل حاسم على توليد أعداد عشوائية حقيقية. ومع ذلك، فإن مصادر الإنتروبيا القياسية قد تكون معرضة للخطر — إما بسبب عيوب داخلية أو نتيجة هجوم متعمد. الحل قدمته مجموعة من التجريبيين الذين صنعوا معالجًا كموميًا على 98 أيونًا يعمل كمرشح عالي السرعة: يحول الإشارة «القذرة» التي يحتمل أن تكون قابلة للتنبؤ إلى تسلسل لا يمكن التنبؤ به تمامًا.

في أساس الطريقة تكمن الاكتشافات الأساسية لـ جون ستيوارت بيل و آلان أسب و أنطون تسايلينجر حول التشابك الكمومي — وهي ظاهرة تكون فيها حالات الجسيمات مترابطة فوريًا بغض النظر عن المسافة بينها. داخل المعالج، تتشابك الأيونات ثم تُقاس بترتيب عشوائي لا يُعرف إلا قبل ملي ثانية من القياس. بفضل الحد الذي تفرضه سرعة الضوء، فإن أي تدخل من نقطة تبعد أكثر من 4500 كم لن يصل إلى المعالج خلال الـ 30 ملي ثانية المخصصة. هذا يعني أنه حتى الحاسوب الفائق الموجود بالقرب من المصدر لن يكون قادرًا على تمرير إشارة مزيفة دون انتهاك القوانين الأساسية للفيزياء.

وهكذا، يكتسب تدفق الإدخال الضعيف الذي يمكن التنبؤ به إنتروبيا عالية — وهي مقياس لعدم القدرة على التنبؤ، وتحدد درجة الفوضى وغياب الأنماط. لأول مرة، أظهرت التجربة مثل هذه التنقية عن بُعد، مؤكدة المبدأ الأساسي: لا يمكن الوثوق بالعشوائية إلا عندما ترتكز على أساس النموذج القياسي وقوانينه الكمومية التي تستبعد إمكانية التأثير الخفي.

في السابق، كان تعزيز العشوائية يتطلب أن يكون المصدر وجهاز القياس في نفس المختبر. هنا تم ذلك لأول مرة عن بُعد، مما يفتح الطريق أمام التشفير الكمومي العالمي.

العلماء
Jacob BekensteinStephen HawkingLudwig BoltzmannJames Clerk MaxwellRudolf ClausiusEdward Witten
المفاهيم
تحسين البت الكمومي إخلاص العشوائية انتشار الخطأ قراءة تشفير الاتصال الآمن قوة حسابية كيوبت منطقي عتبة الخطأ تعقيد ذرة اصطناعية معدل الإنذار الكاذب تقليل ضوضاء الكيوبت مفكك ترميز نقاء ذاكرة إشارة تحكم خوارزمية هجينة تصحيح الأخطاء الكمومي