انشاء لعبة التشفير بإستخدام Quantum ،Qiskit ،Python
لعبة التشفير الكمومي Quantum : حماية المعلومات باستخدام Qiskit و Python# (2025)
في عصر المعلومات الرقمية، أصبح تأمين البيانات أمرًا بالغ الأهمية.
يوفر الحوسبة الكمومية أدوات قوية لتشفير المعلومات بطرق لا يمكن اختراقها باستخدام الحواسيب التقليدية.
في هذا المقال، سنستكشف كيفية إنشاء لعبة تشفير وفك تشفير باستخدام Qiskit و Python،
مستفيدين من مبادئ #التشابك_الكمومي #Quantum لحماية المعلومات.
مفهوم التشفير الكمومي Quantum :
يعتمد التشفير الكمومي على مبادئ ميكانيكا الكم، مثل التشابك الكمومي، لتأمين الاتصالات.
التشابك الكمومي هو ظاهرة تربط بين جسيمين كموميين، بحيث يكون قياس
حالة أحدهما مرتبطًا بحالة الآخر بشكل فوري، بغض النظر عن المسافة بينهما.
يمكن استخدام التشابك الكمومي لإنشاء مفاتيح تشفير آمنة، حيث أن أي محاولة للتجسس على
الاتصال ستؤدي إلى تغيير حالة الجسيمات المتشابكة، وبالتالي كشف التجسس.
إنشاء لعبة التشفير الكمومي باستخدام Qiskit و Python:
سنقوم بإنشاء لعبة بسيطة تتضمن طرفين، المرسل والمستقبل،
يستخدمان التشابك الكمومي لتشفير وتبادل رسالة.
سنستخدم Qiskit، وهي مكتبة Python مفتوحة المصدر لتطوير وتشغيل الخوارزميات الكمومية.
*خطوات إنشاء اللعبة:
* إنشاء حالة متشابكة:
Python
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, execute
# إنشاء دائرة كمومية بكيوبتين
qc = QuantumCircuit(2)
# إنشاء حالة متشابكة (Bell state)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
# قياس الكيوبتين
qc.measure_all()
# تشغيل الدائرة على محاكاة
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
job = execute(qc, simulator, shots=1)
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
--
هذا الكود ينشئ حالة متشابكة بين كيوبتين. يمكن للمرسل والمستقبل استخدام هذه الحالة لتوليد مفتاح تشفير مشترك.
* تشفير الرسالة:
يمكن للمرسل استخدام المفتاح الكمومي لتشفير رسالة باستخدام عمليات كمومية.
على سبيل المثال، يمكن استخدام بوابة X لتشفير بت واحد من الرسالة.
* فك تشفير الرسالة:
يمكن للمستقبل استخدام المفتاح الكمومي لفك تشفير الرسالة باستخدام عمليات كمومية معكوسة.
على سبيل المثال، يمكن استخدام بوابة X مرة أخرى لفك تشفير البت.
*مثال على تشفير وفك تشفير بت واحد:
Python
def encrypt_bit(bit, key_bit):
qc = QuantumCircuit(1)
if key_bit == '1':
qc.x(0)
if bit == '1':
qc.x(0)
return qc
def decrypt_bit(encrypted_bit, key_bit):
qc = QuantumCircuit(1)
if key_bit == '1':
qc.x(0)
if encrypted_bit == '1':
qc.x(0)
return qc
# مثال على تشفير وفك تشفير البت '1' باستخدام المفتاح '0'
encrypted_qc = encrypt_bit('1', '0')
decrypted_qc = decrypt_bit('1', '0')
# تشغيل الدوائر على محاكاة
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
encrypted_job = execute(encrypted_qc, simulator, shots=1)
decrypted_job = execute(decrypted_qc, simulator, shots=1)
encrypted_result = encrypted_job.result()
decrypted_result = decrypted_job.result()
encrypted_counts = encrypted_result.get_counts(encrypted_qc)
decrypted_counts = decrypted_result.get_counts(decrypted_qc)
print("Encrypted bit:", encrypted_counts)
print("Decrypted bit:", decrypted_counts)
--
* توسيع اللعبة:
يمكن توسيع اللعبة لتشفير رسائل أطول باستخدام سلاسل من الكيوبتات المتشابكة.
يمكن إضافة آليات لكشف التجسس، مثل التحقق من حالة التشابك الكمومي.
يمكن دمج اللعبة مع واجهة مستخدم رسومية لجعلها أكثر تفاعلية.
كيفية تشفير التطبيقات باستخدام الحوسبة الكمومية والتشابك الكمومي
quantum computing / quantum entanglement
مع أمثلة أكواد توضيحية باستخدام Qiskit و Python، اليك خطوات تشفير التطبيق باستخدام Qiskit:
1- توليد مفتاح كمومي:
يمكن استخدام التشابك الكمومي لتوليد مفتاح تشفير مشترك بين طرفين (المرسل والمستقبل).
يتم إنشاء حالة متشابكة بين كيوبتين، ويتم قياس حالة كل كيوبت للحصول على بت واحد من المفتاح.
Python
from qiskit import QuantumCircuit, Aer, execute
# إنشاء دائرة كمومية بكيوبتين
qc = QuantumCircuit(2)
# إنشاء حالة متشابكة (Bell state)
qc.h(0)
qc.cx(0, 1)
# قياس الكيوبتين
qc.measure_all()
# تشغيل الدائرة على محاكاة
simulator = Aer.get_backend('qasm_simulator')
job = execute(qc, simulator, shots=100) # shots عدد مرات التجربة
result = job.result()
counts = result.get_counts(qc)
print(counts)
--
2- تشفير البيانات:
يمكن استخدام المفتاح الكمومي لتشفير البيانات باستخدام عمليات كمومية.
على سبيل المثال، يمكن استخدام بوابة X (بوابة النفي) لتشفير بت واحد من البيانات.
Python
def encrypt_bit(bit, key_bit):
qc = QuantumCircuit(1)
if key_bit == '1':
qc.x(0)
if bit == '1':
qc.x(0)
return qc
# مثال على تشفير البت '1' باستخدام المفتاح '0'
encrypted_qc = encrypt_bit('1', '0')
--
3- فك تشفير البيانات:
يمكن للمستقبل استخدام المفتاح الكمومي لفك تشفير البيانات باستخدام عمليات كمومية معكوسة.
على سبيل المثال، يمكن استخدام بوابة X مرة أخرى لفك تشفير البت.
Python
def decrypt_bit(encrypted_bit, key_bit):
qc = QuantumCircuit(1)
if key_bit == '1':
qc.x(0)
if encrypted_bit == '1':
qc.x(0)
return qc
# مثال على فك تشفير البت المشفر '1' باستخدام المفتاح '0'
decrypted_qc = decrypt_bit('1', '0')
--
4- تطبيق التشفير على التطبيق:
يمكن دمج هذه العمليات الكمومية في التطبيق لتشفير البيانات الحساسة، مثل كلمات المرور أو مفاتيح API.
يمكن استخدام واجهات برمجة التطبيقات (APIs) التي توفرها منصات الحوسبة الكمومية لتنفيذ هذه العمليات.
* ملاحظات هامة:
التشفير الكمومي لا يزال في مراحله الأولى من التطوير، ولا تزال هناك تحديات تقنية تواجه تطبيقه على نطاق واسع.
تتطلب الحوسبة الكمومية أجهزة كمومية متقدمة، والتي لا تزال مكلفة ومحدودة الوصول.
يجب استخدام أفضل الممارسات الأمنية التقليدية بالإضافة إلى التشفير الكمومي لضمان أمان التطبيق.
توفر الحوسبة الكمومية إمكانات هائلة لتأمين المعلومات.
باستخدام Qiskit و Python، يمكننا إنشاء ألعاب تعليمية وتفاعلية لاستكشاف
مبادئ التشفير الكمومي وتطبيقاتها العملية.
 ف…){kind=link}