Учёные из США, похоже, совершили прорыв в квантовом интернете будущего. Показанный узел станет основой для создания демонстрационных квантовых компьютеров и прототипирования устройств квантового интернета. Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км. Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов.
Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
Квантовые компьютеры — это новый класс вычислительных устройств, которые благодаря использованию квантовых эффектов способны решать задачи, недоступные самым мощным. С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. «Квантовый интернет», основанный на этой таинственной способности запутывать, может фундаментально изменить информационные технологии и общество в целом.
Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет
Министерство энергетики не обнародовало данные о финансировании проекта в четверг. Выступая перед журналистами, Пол Даббар, заместитель министра энергетики США по науке, сказал, что федеральное правительство инвестирует от 500 до 700 миллионов долларов в год в квантовые информационные технологии, предполагая, что часть этих денег пойдёт на финансирование Нового Интернета. В интервью Даббар сказал, что в будущем, возможно, будут объявлены дополнительные источники финансирования проекта. Панагиотис Спентзурис, глава отдела квантовой науки в Национальной лаборатории ускорителей Fermi в Чикаго, заявил в интервью, что для выполнения проекта, опубликованного в четверг, потребуется больше ресурсов и более четкая структура проекта. В 38-страничном документе изложены исследовательские приоритеты и основные этапы, к которым следует стремиться, но в нем не указаны подробные задачи для конкретных сторон. Сети обещают быть более безопасными — некоторые даже говорят, что их невозможно взломать из-за природы фотонов и других квантовых битов, известных как кубиты. По словам ученых, любая попытка наблюдать или разрушить эти частицы автоматически изменит их состояние и уничтожит передаваемую информацию.
Фотоны имеют определенные длины волн, но устройства для их создания и хранения часто настраиваются на работу с разными длинами. Авторы нового исследования создали систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны. Квантовая точка производила незапутанные фотоны, которые затем передавались в систему квантовой памяти, которая сохраняла их в облаке атомов рубидия. Лазер включал и выключал память, позволяя фотонам сохраняться и высвобождаться по требованию. Длина волны этих двух устройств не только совпадает, но и находится на той же длине волны, что и используемые сегодня телекоммуникационные сети. Это позволяет передавать данные по обычным оптоволоконным кабелям. Хотя квантовая память уже была создана и до этого, новое исследование дало первое доказательство того, что устройства могут взаимодействовать на длинах волн обычных телекоммуникационных систем.
Разумеется, обладая такими свойствами, такой ион не мог не привлечь внимания исследователей, однако все предыдущие авторы пытались использовать для хранения информации сам оптический переход, а не расщепленные спиновые уровни. Поэтому эффективность таких устройств не превышала одного процента, а максимальное время хранения информации не превышало 50 наносекнд. Состояние иона эрбия стабилизировалось кристаллической решеткой материала ионной ловушки Y2SiO5, в которую эрбий вводился в качестве допирующего элемента. Для увеличения времени жизни уровней сверхтонкого расщепления во время работы ученым пришлось использовать температуру не больше 3 кельвинов и магнитные поля до 7 тесла. Это позволило увеличить время жизни спинового состояния за счет подавления взаимодействий с другими электронами и с кристаллической решеткой материала ионной ловушки. Таким образом, ученым удалось показать, что предложенный механизм с использованием ионов эрбия может быть использован для создания сетей из нескольких квантовых элементов памяти. Стоит отметить, однако, что сейчас работа таких устройств будет требовать очень низких температур и очень больших магнитных полей, что может заметно осложнить переход к их реальному использованию.
Потенциальные потребители — банки, сотовые операторы и крупные компании Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км. Он упомянул об этом на совещании премьер-министра Михаила Мишустина с вице-премьерами. По словам Чернышенко, уже создан пилотный участок магистральной квантовой сети Москва — Санкт-Петербург и сегмент Москва — Нижний Новгород, общая протяжённость квантовой сети в России сейчас составляет 1147 км.
Навигация по записям
- Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое? - RW Space
- Как будет развиваться квантовый интернет : Наука :
- Фотонная связь позволит создать кремниевый квантовый интернет
- Российский квантовый центр и VK будут развивать квантовые вычисления в облаке
- До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
Рекомендации
- Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
- Квантовый интернет уже близко ::Первый Севастопольский
- Задачи проекта
- Интернет будущего уже близко: физики построили сверхбезопасную квантовую сеть городского масштаба
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
| Квантовый интернет | Последствия развития квантового интернета трудно представить и переоценить: он превосходит возможности и потенциал существующей сети буквально в миллиарды раз. |
| Квантовая футурология | Квантовый Интернет будет основываться на существующем классическом Интернете и максимально использовать его. |
До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
| США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать - Washington Post | | Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета. |
| Квантовая сеть — Википедия | Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. |
| В России рассказали про квантовый интернет | квантовые компьютеры новости. Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. |
| Росатом Госкорпорация «Росатом» ядерные технологии атомная энергетика АЭС ядерная медицина | Эти запутанные квантовые состояния очень хрупки, когда принимают форму микроволновых фотонов, из-за чего процесс передачи информации существенно усложняется. |
| Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру | Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. |
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
На VII ежегодной конференции ЦИПР в рамках сессии «Квантовый интернет — следующий шаг в развитии. Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в. Появление квантового Интернета решит проблему «полярных» функций компьютера будущего. Квантовый интернет – это гипотетическая сеть будущего, позволяющая обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики.
Австралийцы создали прототип «квантового интернета»
Поэтому основная проблема — масштабировать квантовые вычисления, не потеряв качество контроля над кубитами. Один из вариантов — объединить квантовые процессоры промежуточного масштаба в сеть. При такой конфигурации процессор будет состоять из нескольких "квантовых хабов", связанных квантовыми коммуникациями, основанными на передаче квантовых состояний. Дело в том, что при соединении в сеть мощности классических компьютеров складываются, а квантовых — перемножаются.
Это дает колоссальный ресурс для решения вычислительных задач.
Однако для создания квантовых сетей на больших расстояниях это проблема. Один из способов решения — поделиться квантовой информацией через запутанные частицы света фотоны. Запутанные фотоны имеют общие свойства.
Чтобы передать запутанность частицы на больших расстояниях в квантовой сети, нужны два устройства: одно для создания запутанных фотонов, а другое для их хранения и возможности последующего извлечения информации о состоянии этих частиц. Уже существует несколько устройств, используемых для создания квантовой информации в виде запутанных фотонов и ее хранения, но генерация этого состояния по требованию и наличие совместимой квантовой памяти для их хранения до этого не создавались. Фотоны имеют определенные длины волн, но устройства для их создания и хранения часто настраиваются на работу с разными длинами. Авторы нового исследования создали систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны.
Там мы бы увидели, что авиалинии не связывают напрямую каждый город с каждым другим, потому что логистика и накладные расходы были бы крайне высокими. Вместо этого они используют центральные «аэропорты-хабы» для создания сетей непрямых соединений. Отказ от прямого подключения позволяет им расширять и управлять гораздо большей сетью пунктов назначения. Так что представления о квантовом процессоре как о едином локальном устройстве при их масштабировании могут быть пересмотрены. Технология квантового интернета, то есть возможности соединять квантовые устройства в сети с использованием квантовых коммуникаций передачи квантовых состояний , позволит увеличить мощность квантовых процессоров не только за счет увеличения количества кубитов в каждом отдельном процессоре, но и за счет связи нескольких процессоров между собой. Таким образом квантовый процессор будет состоять из нескольких «квантовых хабов», соединенных квантовыми коммуникациями. Важно отметить, что при соединении классических компьютеров в сеть их мощности складываются. А при соединении квантовых компьютеров в квантовую сеть их мощности перемножаются. Это дает колоссальный ресурс для решения вычислительных задач. В 2021 году было проведено несколько экспериментальных демонстраций базовых принципов квантового интернета, в том числе для модульных сверхпроводниковых квантовых устройств. Дальнейший прогресс в этой области стратегически важен для квантовых технологий, а потому комплекс проектов в этой области вошел в Программу развития Университета МИСИС на 2021—2030 гг. Оба ключевых для квантового интернета направления успешно развиваются вузом в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы», которая разрабатывает квантовые устройства на основе сверхпроводниковых кубитов, а также в Центре НТИ «Квантовые коммуникации», создающем технологии для квантовой передачи данных с целью защиты информации. Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. Управление квантовыми системами Помимо «железа» сети квантовых коммуникаций и технология квантового интернета требуют создания новых алгоритмов, протоколов и методов управления. Наработанный опыт классических телекоммуникаций не всегда может быть напрямую использован в квантовых сетях, а потому требуются глубокие исследования. В области «квантового софта» задачи состоят в том, чтобы разработать протоколы квантовых коммуникаций для связи квантовых компьютеров и новой архитектуры квантовых вычислительных устройств, а также изучить динамику сложных квантовых систем и передачу информации в них. В рамках программы развития в Университете МИСИС также развивается и это направление: уже показаны новые протоколы генерации запутанных состояний и разрабатываются квантовые алгоритмы для решения прототипов прикладных задач, например, из области химии и оптимизации. Что дальше?
Очевидно, масштабировать такую сеть на 7 миллиардов жителей Земли невозможно чисто технически. Джоши и его коллеги использовали другой протокол QKD, который включает в себя совместное использование запутанных частиц между любыми двумя узлами, что позволило разработать новый тип сети, которая преодолевает многие из вышеописанных проблем. Квантовая запутанность говорит нам, что если вы измерите определенное свойство одной запутанной частицы, то сможете узнать это же свойство ее частицы-партнера, даже если она удалена от вас на большое расстояние. Простейший бытовой пример: надевая носок на левую ногу вы автоматически назначаете второй носок правым. Городской мультиплекс Вместо построения сети, в которой каждый из восьми узлов физически связан со всеми другими узлами, исследователи создали сеть с центральным источником, который отправляет запутанные фотоны к восьми узлам, названным Алиса, Боб, Хлоя, Дэйв, Фен, Гопи, Хайди и Иван. Каждый узел соединяется с источником через один оптоволоконный канал, то есть для 8 абонентов в общей сложности мы получаем восемь каналов — намного меньше, чем 28, которые потребовались бы для традиционного QKD без доверенных узлов. Таким образом, даже несмотря на то, что узлы физически напрямую не связаны, протокол, разработанный исследователями, устанавливает виртуальную связь между каждой парой из них с помощью магии квантовой запутанности, благодаря которой каждая пара узлов может создать свой закрытый ключ. Центральный источник имеет так называемый нелинейный кристалл, который испускает пары фотонов, запутанных в своей поляризации. Говоря простым языком, эти фотоны имеют длину волны в 1550 нанометров, плюс-минус несколько десятков нанометров. Этот разброс позволяет создать 16 каналов, пронумерованных от 1 до 8 с одной стороны и от -1 до -8 с другой так как по закону сохранения энергии если у нас есть фотон с длиной волны 1560 нм, то у него должен быть запутанный партнер с длиной волны 1540 нм, что и дает нам «положительные» и «отрицательные» каналы. Затем эти каналы объединяются или мультиплексируются в одном оптическом волокне и отправляются каждому узлу. При этом каждый узел может работать со своей комбинацией каналов. Например, Алиса получила каналы 2, 6, 7 и 8; Дэйв получил -6, -4, -3 и 1; Гопи получил -8, 5, 4 и -2.
Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое?
Новость в том, что теперь, после испытаний и проверок, технология сертифицирована ключевыми органами безопасности. Стойкость к взлому доказана. Устойчивость технологии к взлому основана на фундаментальном принципе квантовой физики о невозможности измерить фотон, не изменив при этом его состояние. Это лишь один из парадоксов квантовой механики. Работа с этим — фундаментальная наука настоящего для практики в будущем. Главная цель ученых — квантовые компьютеры. В теории такие машины смогут решать благодаря парадоксам квантового мира задачи, с которыми не справятся сколь угодно большие суперкомпьютеры нынешней механики.
У квантовых сообщений нет этой проблемы. Квантовые сети используют частицы легких фотонов для отправки сообщений, которые не подвержены кибератакам. По словам Рэя Ньюэлла, исследователя из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, вместо того, чтобы шифровать сообщение с использованием математической сложности, мы будем полагаться на особые правила квантовой физики. С квантовой информацией, «вы не можете скопировать или разделить ее, и вы даже не можете посмотреть на нее, не изменив ее».
Фактически, просто попытка перехватить сообщение уничтожает сообщение, как отмечает журнал Wired. Это позволило бы сделать все намного более безопасным, чем доступно сегодня. Он и его коллеги написали статью о возможности космического квантового интернета, в котором спутники будут непрерывно транслировать запутанные фотоны на поверхность Земли, как описано в статье « Обзор технологий ». Затем, посредством последовательности операций, отправитель может отправить любую квантовую информацию получателю хотя это не может быть сделано быстрее, чем со скоростью света. Эта совокупность общего запутывания между парами людей во всем мире, по сути, составляет квантовый Интернет. Главный вопрос исследования заключается в том, как лучше всего распределить эти запутанные пары среди людей, распределенных по всему миру».
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.
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.
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
| VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе | Новости 14 июля 2023 г. | В России к 2030 году планируют создать общую сеть квантовых компьютеров, на основе которых будет функционировать «квантовый интернет». |
| Российские ученые показали узел квантового интернета | Пикабу | Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. В интервью РИА Новости он объяснил, какие. |
| Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое? | Основное преимущество квантового интернета перед обычным — высокий уровень защищенности. |
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. Сегодня делают квантовые компьютеры, проложили квантовую связь между Москвой и Санкт-Петербургом, и совсем скоро в России заработает квантовый интернет. Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли. В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «квантовый Интернет». Все статьи перед публикацией проверяются, а новости публикуются только на основе статей из.