С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет. Эти запутанные квантовые состояния очень хрупки, когда принимают форму микроволновых фотонов, из-за чего процесс передачи информации существенно усложняется. Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
Эволюция квантовых технологий: квантовый интернет. Возможности для молодых ученых в области квантовых технологий: Квантовая школа | Больше фото в банке визуального. Открытие квантовой памяти при комнатной температуре приблизило человечество к интернету нового поколения. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета.
Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален
Классические ретрансляторы, однако, не могут использоваться с квантовой информацией, поскольку любая попытка считывания и копирования информации приведет к ее уничтожению. С одной стороны, это является преимуществом, поскольку квантовые соединения нельзя "прослушать", не уничтожив информацию и не предупредив пользователей. Однако для создания квантовых сетей на большие расстояния это сложная задача, которую необходимо решить. Один из способов преодолеть эту проблему - поделиться квантовой информацией в виде запутанных частиц света или фотонов. Запутанные фотоны обладают такими свойствами, что вы не можете понять одно без другого. Чтобы передавать запутанность на большие расстояния по квантовой сети, вам нужны два устройства: одно для создания запутанных фотонов, а другое для их хранения и последующего извлечения. Существует несколько устройств, используемых для создания квантовой информации в виде запутанных фотонов и для ее хранения, но как генерация этих фотонов по запросу, так и наличие совместимой квантовой памяти для их хранения долгое время ускользали от внимания исследователей. Фотоны имеют определенные длины волн которые в видимом свете создают разные цвета , но устройства для их создания и хранения часто настроены на работу с разными длинами волн, что предотвращает их взаимодействие. Чтобы обеспечить взаимодействие устройств, команда создала систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны.
Сеть можно увеличивать в размерах без необоснованного роста затрат на дорогостоящее квантовое оборудование. Кроме того, эта система не требует, чтобы какой-либо ее узел был доверенным, что устраняет любые слабые звенья, снижающие безопасность. Он и его коллеги продемонстрировали свои идеи, используя квантовую сеть с восемью узлами, самые удаленные из которых находились на расстоянии 17 километров друг от друга, если судить по длине соединяющего их оптического волокна. Свои выводы команда опубликовала в журнале Science Advances. Двое — компания, трое — толпа Квантовая криптография включает в себя использование законов квантовой физики для создания закрытого ключа для кодирования и декодирования сообщений — процесс, называемый квантовым распределением ключей, или QKD. Суть QKD состоит в том, чтобы создать общий случайный ключ для шифровки и расшифровки сообщений, который известен только нашим собеседникам — будем по классике называть их Алисой и Бобом. Важной особенностью такого квантового ключа является тот факт, что можно легко заметить вмешательство в общение третьей стороны. В этом нам помогает фундаментальный аспект квантовой механики: процесс измерения квантовой системы нарушает её. Третья сторона, пытающаяся получить ключ, должна измерить передаваемые по каналу связи квантовые состояния, что ведет к их изменению и появлению аномалии, которые можно засечь и изменить канал связи.
Общий принцип квантовой связи — передавать зашифрованные сообщения по небезопасному каналу. Но этот процесс сложно масштабировать. Представьте, что вы хотите добавить в сеть еще одного пользователя, Чарли. Один из вариантов заключается в том, чтобы Боб и Чарли установили безопасную связь.
Любой компьютер, даже квантовый, в настоящее время не сможет реализовать весь свой потенциал, если он работает в одиночку. Объединение квантовых компьютеров в сети, информация внутри которых передается в виде световых пучков, может дать возможность для создания квантового интернета. Однако такая возможность упирается не столько в технические проблемы, сколько в фундаментальные физические. Для создания системы узлов, которыми являются элементы квантовой памяти, и каналов передачи информации между ними связана с необходимостью достаточно долго поддерживать когерентное состояние квантовых элементов. Управление квантовым состоянием при этом происходит с помощью оптического взаимодействия между отдельными фотонами и атомами. А время когеренции должно быть порядка времени передачи сигнала то есть не меньше 100 миллисекунд.
Его квантовые свойства уникальны тем, что он работает в той же полосе, что и существующие сейчас оптоволоконные сети в современных телекоммуникационных оптоволоконных сетях используется длина волны 1310 или 1550 нанометров, а основной оптический переход иона эрбия соответствует длине волны 1538 нанометров.
Мы же заменили в кристаллической решётке минерала два атома углерода одним атомом кремния, что сделало алмазы пригодными для хранения и передачи информации по квантовой сети», — сообщила автор исследования Натали де Леон. Получившиеся алмазы позволят передавать данные с помощью фотонов, а также хранить их с помощью электронов. В результате квантовые компьютеры смогут эффективно и быстро решать самые сложные математические и физические задачи, а также передавать информацию по скоростной сети интернет. Также по теме Продукт «передовых идей»: какие задачи будет решать новый российский суперкомпьютер В подмосковной Дубне заработал новый суперкомпьютер — третий по мощности в России. Лаборатория информационных технологий Объединённого...
Важно, что в алмазную решётку могут встраиваться атомы кремния, образуя «дефекты» — особые центры, потенциально пригодные для создания устройств, подчиняющихся законам квантовой физики», — подытожил Акимов. По словам учёного, ранее для создания полноценных квантовых компьютеров не хватало понимания природы некоторых физических явлений. Но как только мы объединяем десятки и сотни кубитов, возникают новые эффекты, непонятные учёным.
Подписка на дайджест
- Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей - Hi-Tech
- Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален
- Квантовый интернет в каждый дом: дайджест Индустрии 4.0 № 23
- Содержание
- Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
Другие новости
- В России планируют создать квантовый интернет
- «Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
- Китайцы успешно опробовали дроны для создания квантового интернета
- Ученый рассказал об интернете будущего
- Сверхбезопасный квантовый Интернет уже близко - новости на
- Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
Парадоксы квантовой физики на службе у человечества
- «Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
- Тема недели: квантовый интернет
- США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
- Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое?
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
На его основе инженеры разработали высококачественный квантово-запутанный источник света с частотой повторения 500 МГц. Исследователи разработали сверхчувствительные фотонные сенсоры для реализации квантовой телепортации и фиксации точности результатов. Они использовали высокопроизводительные однофотонные детекторы из сверхпроводящих нанопроволок, которые обладают нужной эффективностью и отличаются практически полным отсутствием шума. Инженеры применили томографию квантового состояния и метод состояния «приманки» для расчета точности телепортации.
Хотя в лабораторных условиях достигалась телепортация и на большее расстояние, отмечают авторы исследования, это первая демонстрация высокоскоростной телепортации за пределами лаборатории.
Хотя квантовая память функционально аналогична памяти в классических компьютерах и сетях она хранит данные , она работает принципиально по-другому принципу. Частично это связано с теоремой о запрете клонирования и тем фактом, что запутанность быстро декогерирует, что может привести к ухудшению качества кубитов и их непригодности для использования в таких приложениях, как вычисления и передача данных. Кубиты также существуют в нескольких состояниях, известных как суперпозиция. Это свойство обеспечивает сверхбезопасную передачу данных и экспоненциальную вычислительную мощность, но также требует устройства, уникального для квантовых приложений. Квантовая память в квантовых сетях Квантовые сети на 2024 г. Увеличение дальности связи - поскольку квантовая информация может декогерироваться, квантовая память имеет решающее значение для расширения радиуса действия безопасной системы квантовой связи на большие расстояния.
Расширяя зону действия этих сетей, чтобы охватить большую географическую территорию, становится возможным соединять центры обработки данных ЦОД , площадки, кампусы и местоположения на больших расстояниях. Квантовая память также может смягчить последствия потери сигнала в оптических волокнах. Квантовая память обеспечивает возможность отложенного выбора QKD. Метод добавляет дополнительный уровень безопасности к процессу QKD, поскольку задержка с выбором основы измерения усложняет перехватчику возможность получить информацию о ключе, не будучи обнаруженным. Квантовая обработка информации - квантовая память играет важную роль в задачах обработки информации. Такие возможности позволяют выполнять критически важные задачи, такие как исправление и очистка ошибок, а также хранение и манипулирование квантовыми состояниями для вычислений.
Сергей Новиков 19:55, 26 января 2022 Представители Госкорпорации «Росатом» сообщили, что до конца года представят Правительству проект второй дорожной карты по развитию квантовых вычислений. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового интернета.
Суть QKD состоит в том, чтобы создать общий случайный ключ для шифровки и расшифровки сообщений, который известен только нашим собеседникам — будем по классике называть их Алисой и Бобом. Важной особенностью такого квантового ключа является тот факт, что можно легко заметить вмешательство в общение третьей стороны.
В этом нам помогает фундаментальный аспект квантовой механики: процесс измерения квантовой системы нарушает её. Третья сторона, пытающаяся получить ключ, должна измерить передаваемые по каналу связи квантовые состояния, что ведет к их изменению и появлению аномалии, которые можно засечь и изменить канал связи. Общий принцип квантовой связи — передавать зашифрованные сообщения по небезопасному каналу. Но этот процесс сложно масштабировать. Представьте, что вы хотите добавить в сеть еще одного пользователя, Чарли. Один из вариантов заключается в том, чтобы Боб и Чарли установили безопасную связь. Тогда Алиса может послать сообщение Чарли через Боба, но тогда она должна доверять Бобу. Чтобы избежать необходимости доверять Бобу, Чарли может подключиться непосредственно к Алисе и Бобу. Теперь эти двое будут нуждаться в дополнительном оборудовании для связи с Чарли, потому что новый узел не может быть добавлен без нарушения существующих узлов. А теперь представьте, что «абонентов» больше.
Так, если двухузловая сеть имеет одно звено, а трехузловая сеть три, то восьмиузловая сеть имеет уже 28 звеньев, а 100-узловая сеть нуждается в 4950 звеньях.
Физик РАН рассказал об интернете будущего
Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет. Когда квантовые компьютеры станут широко распространенными, им потребуется надежный квантовый интернет. Благодаря подобным решениям квантовая защита информации через шаг будет доступна для ее встраивания в мобильную связь и интернет вещей. Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой.
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров. Это квантовый телевизор, квантовый компьютер, квантовая криптография, а теперь еще и квантовый передатчик информации. Благодаря подобным решениям квантовая защита информации через шаг будет доступна для ее встраивания в мобильную связь и интернет вещей. ↑ Квантовый интернет: H.J. Kimble, The Quantum Internet. Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета.
В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет
Квантовый интернет потенциально способен работать на огромной скорости, что может сделать прорыв в области передачи данных. Российские учёные впервые получили удалённый доступ к мощностям отечественного квантового компьютера, разработка которого началась в 2020 году при поддержке Фонда НТИ. Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов.
Квантовый интернет уже близко
Япония начала работу над созданием глобальной квантовой криптосети Япония начала работу над глобальным сервисом квантового распределения ключей. В рамках проекта до 2024 года планируется построить сеть, включающую более 100 квантовых криптографических устройств и 10000 пользователей по всему миру. Об этом стало известно 29 июля 2020 года. Также будут разработаны четыре технологии: Технология квантовой связи Quantum Communications Link Technology , реализующая высокоскоростное, магистральное, высокодоступное соединение в квантовых криптографических сетях связи ; Технология доверенных узлов Trusted Node Technology , обеспечивающая надежность и защиту от взлома систем управления криптографическими ключами, а также повышающая конфиденциальность, целостность и доступность квантовых криптографических коммуникаций; Технология квантового реле Quantum Relay Technology , расширяющая расстояния и защищающая реле криптографических ключей на земле; Технология построения и эксплуатации глобальных сетей, управляющая и контролирующая глобальные и крупномасштабные квантовые криптографические сети связи. Квантовое шифрование видит ключи зашифрованными в квантовом состоянии частицы, зачастую запутанного фотона. Поскольку в квантовой механике измерение квантового состояния приводит к его изменению, можно узнать, пытался ли кто-то увидеть квантовый ключ. Это позволит выявлять скомпрометированные ключи и принимать соответствующие меры.
В то время как основы квантового шифрования хорошо понятны, и даже были проведены демонстрации квантового распределения ключей между Землей и космосом, совместное использование и распределение ключей по-прежнему является редкостью. Над глобальным сервисом квантового распределения ключей работают компании Toshiba и NEC , а также несколько японских университетов. Источник напомнил, что 23 июля 2020 года в Чикагском университете был представлен проект квантового интернета. Согласно плану, примeрно чeрeз год ученыe должны создать квантовый канал связи между лабораторией Чикагского унивeрситeта и Национальной лабораторией имeни Фeрми в Батавии Чикаго , США. Квантовое распределение ключей — метод передачи ключа, предполагающий использование квантовых явлений для обеспечения безопасной связи. Этот метод позволяет двум сторонам, соединенным по открытому каналу связи, создавать известный только им общий случайный ключ и использовать его для шифрования и расшифрования сообщений [3].
Старт разработки квантового интернета в США В конце июля 2020 года Министерство энергетики США представило стратегию разработки национального квантового интернета , который невозможно будет взломать. Власти сотрудничают с университетами и отраслевыми исследователями и обещают создать решение в течение десяти лет. Подробнее здесь. РВК предоставила 300 млн рублей на разработку платформы для квантового интернета в России В конце апреля 2020 года стало известно о том, что РВК предоставила Университету ИТМО грант в размере 300 млн рублей на разработку платформы для квантового интернета. Речь идёт об аппаратно-программном решении под названием «Квантовая коммуникационная платформа цифровой экономики», которое развивается при поддержке РЖД. Запустить пилотную зону на инфраструктуре РЖД для внедрения платформы планируется в 2021 году.
К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени. В облаке эти задачи уже решены за счет отказоустойчивых высокодоступных сервисов, инструментов и мер безопасности, а также публичного облачного API, с которым могут работать пользователи", - прокомментировал управляющий директор VK Tech Павел Гонтарев. Доступ к квантовым вычислениям на облачной платформе будет открыт для исследователей и бизнес-пользователей.
Также он станет основой для обучения разработчиков, которые используют квантовые технологии для решения прикладных задач.
Отличительной особенностью этого аппаратно-программного комплекса является гибкость конфигурации, что выгодно отличает его от аналогов. Модульность позволяет модифицировать оптические схемы, варьировать электронные компоненты, исследовать перспективные протоколы, а также разрабатывать интерфейсы для интеграции квантовых коммуникаций в другие информационные системы. Как отмечают разработчики, в будущем этот узел квантовой сети станет основой для создания поколения демонстрационных квантовых компьютеров для решения образовательных и научных задач на основе оптики. А также будет использоваться для прототипирования устройств квантового интернета: следующего поколения квантовых технологий, которые позволят использовать и соединять удаленные квантовые компьютеры в общую сеть.
В «Росатоме» назвали разработки, связанные с объединением квантовых компьютеров в сеть, одними из основных задач современности. Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств. Замминистра цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Максим Паршин подчеркнул, что государство инвестирует в создание отечественного квантового компьютера значительные ресурсы, поскольку понимает, что квантовые устройства обеспечат технологическое лидерство во многих ключевых областях. Квантовый интернет представляет собой сеть, соединяющую квантовые компьютеры или другие устройства и позволяющая им обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики.
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
Российские учёные впервые получили удалённый доступ к мощностям отечественного квантового компьютера, разработка которого началась в 2020 году при поддержке Фонда НТИ. «Квантовый интернет», основанный на этой таинственной способности запутывать, может фундаментально изменить информационные технологии и общество в целом. Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км.