این مثال نشان می‌دهد که حتی اگر یک فرد تلاش کند اطلاعات را تقلب کند، وجود این تلاش به‌وسیله اصول کوانتومی قابل‌تشخیص است و امنیت انتقال اطلاعات تضمین می‌شود.
بله، شما درست متوجه شده‌اید. مغایرت در مکانیک کوانتومی به این معناست که یک‌ذره می‌تواند به‌طور هم‌زمان در دو مکان مختلف باشد، اما زمانی که اندازه‌گیری صورت می‌گیرد، حالت کوانتومی به یکی از حالات ممکن تقلیل پیدا می‌کند.
در مثال ارتباطات کوانتومی، تا زمانی که آقای کیانی فوتون را ارسال کرده و خانم رادمهر آن را اندازه‌گیری نکرده باشد، فوتون می‌تواند در دو حالت (به‌عنوان‌مثال، پلاریزه افقی و عمودی) هم‌زمان باشد. اما زمانی که خانم رادمهر اندازه‌گیری می‌کند، فوتون به یک حالت خاص محدود می‌شود.
بنابراین، این نقطه اهمیتی دارد که در هنگام اندازه‌گیری، حالت کوانتومی تعیین می‌شود و مغایرت دیگر وجود ندارد. این تلاش برای اندازه‌گیری باعث افشای یک حالت خاص و قطعیت در مکانیک کوانتومی می‌شود.
دقیقاً، این ایده درست است. زمانی که اندازه‌گیری انجام می‌شود و حالت کوانتومی تعیین می‌شود، سیستم به یکی از حالات ممکن خود محدود می‌شود. این پدیده به نام "کاهش حالت" یا "کالپس" مشهور است. ازآنجاکه در این لحظه حالت به‌صورت قطعی مشخص می‌شود، سیستم به نظر می‌رسد که مانند سیستم‌های کلاسیک عمل می‌کند.
به‌عبارت‌دیگر، می‌توان گفت که در لحظه اندازه‌گیری، سیستم از ویژگی‌های کوانتومی خود که می‌توانست هم‌زمان در چندین حالت باشد، خارج می‌شود و به‌صورت قطعی در یک حالت خاص قرار می‌گیرد. این امر باعث مشابهت بیشتر با دنیای کلاسیک می‌شود ولی اصول کوانتومی همچنان در توصیف و رفتار سیستم در دیگر زمان‌ها مؤثر می‌مانند.
ارسال اطلاعات با استفاده از فوتون‌های نور یکی از کاربردهای اصلی ارتباطات کوانتومی است. این روش به نام "کلیدزنی کوانتومی" نیز شناخته می‌شود و بر اصول کوانتومی مبتنی است.
در این فرایند، آقای کیانی و خانم رادمهر فوتون‌های نوری باحالت‌های پلاریزاسیون مختلف ارسال می‌کنند. این حالت‌های پلاریزاسیون می‌توانند به‌عنوان "صفر" یا "یک" در ارتباط با بیت‌های کلاسیک در نظر گرفته شوند.
مهم‌ترین نکته اینجا این است که ارسال فوتون به‌صورت کوانتومی است، به‌طوری‌که حالت فوتون قبل از اندازه‌گیری دقیقاً مشخص نیست و ممکن است به‌صورت هم‌زمان در حالت‌های مختلف باشد.
هنگامی‌که خانم رادمهر فوتون‌ها را دریافت می‌کند و اندازه‌گیری انجام می‌دهد، حالت کوانتومی متناسب با داده‌های ارسالی مشخص می‌شود. از این نقطه به بعد، اطلاعات معین و امن به دست می‌آید که می‌تواند به‌عنوان کلید برای رمزنگاری اطلاعات استفاده شود. این روش به دلیل اصول کوانتومی و تعیین‌ناپذیری کوانتومی، امنیت بالایی در ارتباطات فراهم می‌کند.
ابزارهای ارتباطات کوانتومی و کلیدزنی کوانتومی
برای اجرای ارتباطات کوانتومی و کلیدزنی کوانتومی، چندین نرم‌افزار و ابزار توسعه داده‌شده‌اند. برخی از این ابزارها و نرم‌افزارها عبارت‌اند از:
Qiskit- نرم‌افزار توسعه داده‌شده توسطIBM برای برنامه‌نویسی کوانتوم. این ابزار امکان ساخت، اجرا، و تحلیل الگوریتم‌های کوانتومی را فراهم می‌کند.
QuTiP (Quantum Toolbox in Python)- یک ابزار محاسباتی کوانتومی برای زبان برنامه‌نویسی پایتون که به تحقیقات در زمینه فیزیک کوانتومی کمک می‌کند.
Cirq-یک کتابخانه متن‌باز از گوگل برای طراحی الگوریتم‌های کوانتومی. این ابزار به برنامه‌نویسان امکان ایجاد مدارهای کوانتومی را می‌دهد.
Quantum Development Kit-ابزار توسعه مایکروسافت برای برنامه‌نویسی کوانتومی با استفاده از زبان برنامه‌نویسی Q
Quipper-بک زبان برنامه‌نویسی و ابزار برنامه‌نویسی کوانتومی توسعه داده‌شده توسط محققان در مایکروسافت.
ادامه مطلب در صفحه بعد...
