تعد بروتوكولات توزيع المفتاح الكمي (QKD) مكوناً رئيسياً لنظرية المعلومات، حيث تعمل كوسيلة آمنة لنقل البيانات دون التعرض لخطر الاعتراض أو القرصنة. يعتمد QKD على مبادئ ميكانيكا الكم، حيث يتم استخدام الفوتونات لإنشاء مفتاح آمن لا يمكن الوصول إليه إلا من قبل المتلقي المقصود. اكتسبت طريقة التشفير هذه شعبية بسبب مستوى الأمان العالي الذي توفره، مما يجعلها خياراً مثالياً لصناعات مثل التمويل والجيش والرعاية الصحية.<br /><br />1. بروتوكول BB84<br />يعد بروتوكول BB84 أحد بروتوكولات QKD الأكثر استخداماً. تم تقديمه من قبل تشارلز بينيت وجيل براسارد في عام 1984 وتم تسميته على اسم الأحرف الأولى من اسمهما. يستخدم البروتوكول قاعدتين، Hadamard والقطري، لتشفير الكيوبتات. يختار المرسل بشكل عشوائي إحدى القاعدتين، ويقوم المستقبل بقياس الكيوبتات في إحدى القاعدتين بشكل عشوائي. ومن خلال مقارنة القواعد المستخدمة، يمكنهم استخراج مفتاح آمن.<br /><br />2. بروتوكول E91<br />بروتوكول E91 هو بروتوكول QKD شائع آخر، سمي على اسم مخترعيه Artur Ekert و Anton Zeilinger في عام 1991. يستخدم هذا البروتوكول جزيئات متشابكة لإنشاء مفتاح سري مشترك. يقوم المرسل بإنشاء زوج من الجسيمات المتشابكة ويرسل واحداً إلى جهاز الاستقبال. يقوم جهاز الاستقبال بقياس الجسيم، ويرسل المرسل أساس القياس إلى جهاز الاستقبال. ومن خلال مقارنة القواعد المستخدمة، يمكنهم استخراج مفتاح آمن.<br /><br />3. بروتوكول SARG04<br />يعد بروتوكول SARG04 إضافة أحدث إلى عائلة بروتوكولات QKD، التي قدمها ستيفانو بيراندولا وستيفانو مانشيني وسيث لويد في عام 2004. يستخدم البروتوكول نهجاً مستمراً ومتغيراً، حيث يرسل المرسل إشارة إلى جهاز الاستقبال الذي يتم تعديله في السعة والمرحلة. يقوم جهاز الاستقبال بعد ذلك بقياس الإشارة في كل من السعة والطور، ويمكنه استخراج مفتاح آمن.<br /><br />4. مقارنة بروتوكولات QKD<br />لكل بروتوكول QKD نقاط قوة ونقاط ضعف، ويعتمد اختيار البروتوكول على التطبيق المحدد. يعد بروتوكول BB84 بسيطاً وقوياً نسبياً، مما يجعله خياراً جيداً للتطبيقات العملية. يعد بروتوكول E91 أكثر أماناً، لأنه يستخدم جزيئات متشابكة، ولكنه أيضاً أكثر تعقيداً ويتطلب المزيد من الموارد. يتسم بروتوكول SARG04 بالكفاءة ويمكن تنفيذه باستخدام البنية التحتية الحالية للألياف الضوئية، ولكنه أقل أماناً من البروتوكولين الآخرين.<br /><br />تعد بروتوكولات QKD مجالاً واعداً للبحث في نظرية المعلومات، حيث توفر طريقة آمنة لنقل البيانات. يعتمد اختيار البروتوكول على التطبيق المحدد، ولكل بروتوكول نقاط قوة ونقاط ضعف. يعد بروتوكول BB84 خياراً جيداً للتطبيقات العملية، بينما يوفر بروتوكول E91 مستوى أعلى من الأمان. يتسم بروتوكول SARG04 بالكفاءة ويمكن تنفيذه باستخدام البنية التحتية الحالية، ولكنه أقل أماناً من البروتوكولين الآخرين.