מה קשור: ד"ר אלי כהן ושותפיו פיתחו שיטת הצפנה חדשה באמצעות קשרים אופטיים
תורת הקשרים היא ענף במתמטיקה שהשפיע רבות על הפיזיקה, ולהיפך, והתגלה כעשיר מאוד ובעל השפעה גם על ענפים רבים ומגוונים במדע. ברמה הבסיסית ביותר, מתארת תורת הקשרים מה קורה כשלוקחים חבל או שרוך ומתחילים לסבך אותם עם עצמם. לקשרים שנוצרים כתוצאה מכך יש תכונות נשמרות (אינווריאנטות), אשר לא משתנות גם כאשר מזיזים אותם, מסובבים, מותחים או מכווצים. על מנת להרוס את התכונות הנשמרות נחוץ שינוי לא רציף כגון גזירה. לכן הקשרים האלה, ובייחוד מבנים דמויי צמות (braids) שניתן ליצר מהן, הם יציבים יחסית ועמידים בפני שגיאות כך שהם מציגים שיטה חדשנית לעיבוד אינפורמציה בעולם הקוונטי. במחקר שהוא שיתוף פעולה של ד"ר אלי כהן מהפקולטה להנדסה בבר-אילן, פרופסור אבישי כרמי מאוניברסיטת בן גוריון ומספר חוקרים מאוניברסיטת אוטווה בקנדה, ובראשם פרופ' איברהים קרימי, מומשו לראשונה באמצעים אופטיים קשרים ממוסגרים (Framed Knots), ובוצע לראשונה יישום שלהם לטובת תקשורת מאובטחת. מאמר על המחקר ותוצאותיו פורסם לאחרונה במגזין Nature Communications.
שיתוף הפעולה הזה החל ב-2018, במהלך הכנס International Conferences on New Frontiers in Physics שתכליתו להפגיש חוקרים מקהילות מדעיות שונות. הוא הבשיל באמצעות ניסויים מוצלחים שביצעו סטודנטים מוכשרים במעבדתו המתקדמת של פרופ' קרימי, באוניברסיטת אוטווה. "לניסוח המודל התיאורטי השתמשנו בכלים מתוך תורת הקוונטים, אבל למעשה המערכת האופטית הייתה קלאסית. רק כעת אנחנו עובדים על הדגמה באופטיקה קוונטית," מחדד ד"ר כהן. "בניסוי שלנו הצלחנו לייצר קשרים מסוג חדש, שעוד לא יוצרו במעבדה בעבר, ועשינו את זה בעזרת אור מובנה (structured light), תחום שבו במעבדה של פרופ' קרימי היא מובילה עולמית. הקיטוב של האור יצר עבורנו את הקשרים חדשים במרחב. בניסוי, ובמאמר שפורסם בעקבותיו, הראינו איך אפשר לקודד בצורה מאובטחת אינפורמציה בתוך הקשרים, תוך שימשו בהצגת הצמות שלהם, לשלוח אותן בין המשתמשים, ואז לעשות את הפיענוח. כלומר, אם אני רוצה לשלוח הודעה, אני מכניס אותה אל תוך הקשר ויוצר את הקשר כך שהוא עצמו ההודעה. רק הצד השני, שאליו מיועדת ההודעה, יודע איך לפתוח את הקשר הזה, לפרוס אותו בחזרה לצמות ולפענח את ההודעה לפי המבנה שלהן. במילים אחרות יש לנו פה שיטה חדשה להצפנה."
"היתרון המרכזי של השיטה הזאת הוא שבגלל התכונות השמורות, שמשתנות רק אם מישהו בא וגוזר את הקשר - התקשורת הזו עמידה יותר, וחסינה בפני הפרעות סביבתיות. אם המוסר, המקבל, או התווך שדרכו הוא עובר עיוותו את הקשר – המידע עדיין יהיה קריא. גם אם מישהו מנסה בזדון לכופף את הקשר או לעוות אותו כך שהקשר מתכווץ או מתרחב – המידע עדיין יהיה קריא וזמין במלואו. בשל שיטת האבטחה המוצעת, גורם עוין יוכל אולי ליירט את הקשר – אבל הנזק היחיד שהוא יוכל לעשות זה להשמיד אותו. הוא לא יוכל לפתוח ולקרוא אותו."
השיטה המוצעת לעיל היא הפעם הראשונה בה מובאת הצעה ליישום של קשרים אופטיים, שעד היום היוו תחום מחקר מולטי-דיסיציפלינרי מרתק, אבל ללא יישומים פרקטיים. ד"ר כהן ושותפיו למחקר מקווים שהיא תפתח צוהר למימושים נוספים, בעולם קלאסי ובעולם הקוונטי כאחד. "אחד היישומים שאנחנו מתככנים לעבוד עליהם בעולם הקוונטי בעתיד הקרוב," מספר ד"ר כהן, "הוא כסף קוונטי: מטבע שהוא למעשה מצב קוונטי שקודד ע"ג חלקיק, אפשר להעביר אותו מצד לצד ולוודא את ערכו, אבל אין אפשרות לזייפו".
החוקרים מבקשים להודות לפרופ' סוניה קבנה ולריסה ברווינה על ארגון הכנס שבו החל שיתוף הפעולה הנ"ל ועל מפעלן החשוב ורב השנים.
תאריך עדכון אחרון : 11/11/2020
