Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники.
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
Источник изображения: University of Chicago Исследователи из Чикагского университета, Аргоннской национальной лаборатории и Кембриджского университета утверждают, что им удалось найти прорывное решение: они буквально растягивают алмаз, изменяя его молекулярную решетку. Растяжение крайне незначительное, но этого оказалось достаточно, чтобы улучшенная структура обзавелась очень и очень многообещающими свойствами. Как известно, чтобы передать квантовую запутанность для сверхпроводящих кубитов необходимо защитить их от всех возможных помех. Для этого ретранслятор кроме всего прочего должен быть охлаждён до температуры менее одного кельвина. С кубитами на фотонах всё намного проще — там такие запредельно низкие температуры не нужны, что позволяет, например, уже пользоваться сетями с квантовой криптографией в России и в Китае. Передача квантовых состояний и квантовой запутанности для сверхпроводящих кубитов заставит строить ретрансляторы намного чаще — через 5 или 10 км, что сделает квантовый интернет на этой основе довольно дорогим мероприятием как при развёртывании, так и при эксплуатации.
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.
Ученые тут же хотят умерить ожидания публики. Стефани Венер, профессор квантовой информации из Нидерландов и координатор проекта QIA, говорит : Наша технология рассчитана не для замены обычного интернета, а для совместного существования с ним. Она не улучшит вам просмотр YouTube или Netflix, это создается для других целей. А в итоге стали достоянием всего человечества и изменили мир. Какой потенциал будет у новой технологии, пока говорить рано. Из последнего — в декабре 2023 года ученые из ЮАР, Испании и Германии, используя всего два связанных фотона, телепортировали через квантовую сеть информацию , достаточную для создания изображений. Они придумали, как «запаковывать» в спины и их производные достаточно данных, чтобы собирать из них биты и даже байты данных на обратной стороне провода. То есть безопасно пересылать картинки через такой интернет уже возможно на практике. Не говоря о паролях, пин-кодах и небольших текстовых файлах.
Остается опять же масштабировать эту сеть за пределы лаборатории. А для этого достаточно финансового интереса, который безусловно появится, как только квантовые компьютеры начнут представлять серьезную угрозу передаче данных. Стоит упомянуть, что Россия и Китай тоже потихоньку развивают квантовые технологии — правда, с упором на большие дистанции передачи данных, а не на надежную и защищенную связь. Так, в 2017 году ученые из Университета науки и технологий Китая применили лазеры для передачи связанных фотонов от наземной станции к спутнику на орбите 500 км и на другую наземную станцию, расположенную в 1200 км от первой. Пользы от такой передачи пока нет никакой, но зато эксперимент показал, что спутники тоже в теории подходят для работы в квантовой сети. А в конце декабря 2023 года Россия и Китай впервые совместно испытали квантовую связь , передав информацию на 3800 километров. Для эксперимента использовался китайский спутник Mozi, а в России был специально построен первый в стране квантовый приемник, умеющий принимать и декодировать данные поляризационных состояний фотонов со спутника. Так что квантовый спутниковый интернет тоже вполне реален. Правда, китайцы смогли научиться восстанавливать информацию только одного фотона из каждых шести миллионов — что, конечно, не подходит для создания надежного канала связи. Одно можно сказать точно: темп ускоряется.
Новости о новых успешных экспериментах выходят всё чаще. Началась гонка технологий между разными группами интересов, и в неё вливаются хорошие деньги. До полноценной реализации технологии, кажется, надо совсем немного. Что осталось создать для реализации квантового интернета? О недостатке денег индустрия точно не переживает: каждая страна хочет стать первой в разработке нового вида связи Квантовый интернет — уже совсем не теория, какой он был еще десять лет назад. Но и на практике его реализовать пока до конца не получилось. У нас есть отдельные компоненты: мы умеем генерировать, передавать и считывать кубиты. Но чтобы это вышло за пределы научных лабораторий, нам нужны еще некоторые разработки, а именно: 1. Более стабильные кубиты Кубиты закодированы в квантовых состояниях субатомных частиц. И эти состояния очень легко нарушить — скажем, вибрациями или колебанием температуры.
В таком случае все данные, которые несли кубиты, теряются. Чтобы такого не допустить, квантовые компьютеры изолируются от мельчайших вибраций и охлаждаются до температур близких к абсолютному нулю. Это стоит довольно дорого и не сможет свободно масштабироваться на дата-центры. Поэтому есть запрос к созданию нового типа кубита — который сможет работать при комнатных температурах и неидеальных условиях. Один из таких — «дефектные» кубиты или кубиты с дефектным спином. Они были впервые получены в 2016 году. В молекулах невероятно твердых материалов, таких как карбид кремния или алмаз, сфокусированным пучком ионов создаются полости, «дефекты». По своим особенностям эти «дырки» похожи на застывшие атомы, и могут быть сопряжены друг с другом. При этом они являются намного более стабильными, поскольку за их удержание отвечает окружающая кристаллическая решетка. Им не нужно криогенное хранение, и они не так чувствительны к вибрациям.
Если научиться хранить в них квантовую информацию, проблема масштабирования технологии отчасти будет решена. В феврале 2022 года ученые из Чикаго сообщили, что они научились поддерживать квантовое сопряжение между «дефектными» кубитами в течение 5 секунд, а затем считывать хранящуюся внутри них информацию. Пока что это рекорд для такого типа кубитов. Квантовый повторитель Одна из проблем квантовой связи на больших расстояниях — высокая вероятность потери фотонов или их сопряжения. Это наглядно продемонстрировал китайский эксперимент, в котором только один фотон из шести миллионов смог добраться до цели и быть правильно считанным. Если бы такой процент полезной информации был у нас в обычной связи, никакого интернета бы не получилось. Эту проблему в теории решает квантовый повторитель. Он создает запутанность в канале, аналогичную той, которую получил. И таким образом передает квантовую связь дальше в её исходном состоянии. Если ставить такие повторители каждые несколько десятков километров — можно создать сколь угодно большую сеть и распространять в ней относительно четкий квантовый сигнал.
Как ретрансляторы или сетевые узлы в классическом интернете. К сожалению, попытка прочитать и дублировать запутанную частицу уничтожает её — в соответствии с « Теоремой о запрете клонирования ». Поэтому полноценной передачи так не получится — только цикл копирования. Мы все играли в испорченный телефон и знаем, чем это может закончиться, если хоть один из сотни повторителей настроен неверно.
Основная статья: Квантовые компьютеры и квантовая связь 2023: Проведена первая телепортация квантовой энергии В середине января 2023 года впервые была экспериментально показана возможность телепортации энергии. Результаты данного исследования могут оказать значительное влияние на будущее квантового интернета. В 2000-х годах японский физик Масахиро Хотта Masahiro Hotta из Университета Тохоку предположил, что телепортация может быть использована не только для обмена информацией, но и для переноса энергии.
За прошедшее время была разработана теоретическая основа квантовой телепортации энергии. Теперь проведён первый эксперимент. Показана возможность телепортации квантовой энергии Классическая квантовая телепортация предусматривает передачу квантового состояния на расстояние при помощи разъединённой в пространстве запутанной пары и обычного канала связи. Состояние частицы разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздаётся в точке приёма. Квантовая телепортация в её стандартном понимании не передаёт энергию или вещество на расстояние. Однако теперь исследователь Кадзуки Икеда Kazuki Ikeda из Университета штата Нью-Йорк в Стони-Бруке говорит, что ему впервые удалось телепортировать энергию с помощью обычного квантового компьютера. Ключевая идея телепортации квантовой энергии заключается в том, что энергия любой квантовой системы постоянно колеблется.
Именно эти естественные колебания энергии можно использовать на квантовом уровне. Мы сообщаем о первой реализации и наблюдении телепортации квантовой энергии на реальном квантовом оборудовании, — говорит Икеда. Масахиро Хотта первоначально показал, что измерение состояния части квантовой системы неизбежно вводит энергию в эту систему. В квантовом мире энергия затем может быть извлечена из другой части системы без её фактического перемещения через пространство. Суть заключается в том, что никакая энергия не приобретается и не теряется — она просто переносится. Говорится, что при проведении эксперимента был использован квантовый компьютер IBM. Полученные результаты согласуются с теорией Масахиро Хотты.
Об этом стало известно 3 сентября 2020 года. В отличие от обычной «всемирной паутины», эта технология безопасна и защищена от кибератак.
Другие новости
- Стратегический проект «Квантовый интернет»
- Наши проекты
- Китайцы успешно опробовали дроны для создания квантового интернета
- Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового интернета. Об этом было объявлено во время дискуссии «Квантовые вычисления как ответ на глобальные вызовы» в рамках Всемирной выставки Expo 2020 в Дубае.
Реалии; Крым. НЕТ»; Межрегиональный профессиональный союз работников здравоохранения «Альянс врачей»; Юридическое лицо, зарегистрированное в Латвийской Республике, SIA «Medusa Project» регистрационный номер 40103797863, дата регистрации 10. Минина и Д. Кушкуль г. Оренбург; «Крымско-татарский добровольческий батальон имени Номана Челебиджихана»; Украинское военизированное националистическое объединение «Азов» другие используемые наименования: батальон «Азов», полк «Азов» ; Партия исламского возрождения Таджикистана Республика Таджикистан ; Межрегиональное леворадикальное анархистское движение «Народная самооборона»; Террористическое сообщество «Дуббайский джамаат»; Террористическое сообщество — «московская ячейка» МТО «ИГ»; Боевое крыло группы вирда последователей мюидов, мурдов религиозного течения Батал-Хаджи Белхороева Батал-Хаджи, баталхаджинцев, белхороевцев, тариката шейха овлия устаза Батал-Хаджи Белхороева ; Международное движение «Маньяки Культ Убийц» другие используемые наименования «Маньяки Культ Убийств», «Молодёжь Которая Улыбается», М.
А свободные сети могут быть реализованы так, что смогут передавать квантовую информацию «по воздуху», то есть без использования структурированных сред распространения. Оптоволоконные сети[ править править код ] Оптические сети могут быть реализованы, используя существующие телекоммуникации и телекоммуникационное оборудование. Со стороны отправителя, источник одиночных фотонов можно создать, сильно ослабив стандартный телекоммуникационный лазер , так что среднее число испускаемых фотонов за импульс будет меньше единицы. Чтобы получить данный эффект, используется лавинный фотодиод. Также могут использоваться различные методы регулировки фазы цифрового синтеза [2] и поляризации, такие как разделители луча и интерферометры. В случае протоколов, основанных на запутывании, запутанные фотоны генерируются через спонтанное параметрическое рассеяние. В обоих случаях телекоммуникационное волокно может быть мультиплексным для отправления не квантовой синхронизации и управляющих сигналов.
Однако для квантового сигнала это не подходит. Для кубита каждый усилитель является «наблюдателем», который изменяет состояние кубита и разрушает суперпозицию: этакий Шредингер, который стоит у конвейера, по которому едут коробки с котами из известного парадокса, и открывает каждую из них. Это одновременно и преимущество квантовой связи, которое делает ее «неподслушиваемой», и ее недостаток, ограничивающий дальность передачи длиной неразрывного проводника. Это может быть преодолено «доверенными узлами» — они как бы «перепаковывают котиков в новые коробки», восстанавливая суперпозицию кубитов. Минус — они получают доступ к шифрованной информации. Второй способ — устройство, называемое «квантовым ретранслятором» или «повторителем» , который соединяет два кубита, чтобы объединить их это называется «обмен связями». Его создание требует так называемой «квантовой памяти» ввода и вывода, которая может «захватывать» передающийся кубит и «удерживать» его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения. Помимо технических проблем у квантового интернета есть и юридическая — законы почти всех развитых стран запрещают создание криптостойкого шифрования без бэкдоров. У каждого алгоритма, системы и так далее должен быть предусмотрен доступ для спецслужб — чтобы им не могли воспользоваться злодеи. Квантовое шифрование исключает такую возможность на уровне физики, и это парадокс не хуже кота Шредингера. Как он будет разрешен — пока непонятно. Квантовые перспективы У квантовых сетей есть преимущество перед квантовыми компьютерами. Их можно создавать шаг за шагом, добавляя квантовые функции к обычным сетям. В ближайшем будущем квантовый интернет будет не отдельной сетевой структурой, а дополнительным функционалом поверх существующего. Пользователи будут большую часть времени работать с обычной сетью с обычного компьютера, а подключаться к квантовой только для конкретных задач например, финансовых операций. В настоящее время многие производители разрабатывают чипы, которые могут позволить классическому компьютеру подключаться к квантовой сети.
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Минина и Д. Кушкуль г. Оренбург; «Крымско-татарский добровольческий батальон имени Номана Челебиджихана»; Украинское военизированное националистическое объединение «Азов» другие используемые наименования: батальон «Азов», полк «Азов» ; Партия исламского возрождения Таджикистана Республика Таджикистан ; Межрегиональное леворадикальное анархистское движение «Народная самооборона»; Террористическое сообщество «Дуббайский джамаат»; Террористическое сообщество — «московская ячейка» МТО «ИГ»; Боевое крыло группы вирда последователей мюидов, мурдов религиозного течения Батал-Хаджи Белхороева Батал-Хаджи, баталхаджинцев, белхороевцев, тариката шейха овлия устаза Батал-Хаджи Белхороева ; Международное движение «Маньяки Культ Убийц» другие используемые наименования «Маньяки Культ Убийств», «Молодёжь Которая Улыбается», М. Казань, ул. Торфяная, д.
Прошлые исследования показали, что кремний может производить одни из самых стабильных и долгоживущих кубитов в отрасли. Теперь новое исследование предоставляет доказательство того, что Т-центры, особый люминесцентный дефект в кремнии, могут обеспечивать «фотонную связь» между кубитами. Набор интегрированных фотонных устройств, используемых для выполнения первого полностью оптического односпинового измерения в кремнии. В центре каждой «микрошайбы» визуализируется одно люминесцентное вращение. Спиралевидная стрелка указывает на фотонную связь от одного из этих спиновых кубитов.
Данное открытие, опубликованное в научном журнале Science Advances, стало возможным благодаря совместным усилиям исследователей из Университета Саутгемптона, Имперского колледжа в Лондоне и университетов Штутгарта и Вюрцбурга в Германии. Квантовые сети имеют потенциал революционизировать многие области, такие как финансы, криптография и научные исследования. Но до апреля 2024 г. Решением стало создание системы, где информация сохраняется и восстанавливается в квантовой памяти , а затем передается с использованием обычных оптических волокон. Временная фильтрация излучения квантовых точек КТ была требованием в этой текущей демонстрации из-за времени жизни памяти, ограниченного допплеровским уровнем в 1 нс. Одним из способов преодоления этого ограничения является генерация более коротких по времени фотонов КТ посредством оптимизированных микроструктур КТ для дальнейшего усиления излучения по методу генерации излучения Смита-Парселла», - сказала доктор из Имперского колледжа в Лондоне Сара Томас Sarah Thomas. Первая успешная передача квантовой информации По информации из материала на Science Advances , эта система базируется на КТ, которая создает фотоны , они затем сохраняются в квантовой памяти на облаке атомов рубидия. Эта память может активироваться и деактивироваться с помощью лазера , позволяя управлять хранением и извлечением фотонов по требованию. Один из ключевых достижений заключается в совпадении длины волны фотонов с длиной волны, используемой в телекоммуникационных сетях, что делает возможным их передачу через стандартные волоконно-оптические кабели. На 17 апреля 2024 г. Доктор Патрик Ледингем Patrick Ledingham из Университета Саутгемптон рассказал о том, что этот шаг является важным подтверждением концепции и успех в его реализации был достигнут благодаря сбору экспертов с необходимым специализированным оборудованием и их совместной работе над синхронизацией устройств. Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета.
Они оснащены ретрансляторами или усилителями, которые считывают и усиливают сигнал, чтобы он оставался неизменным на дальних расстояниях. Однако классические ретрансляторы непригодны для квантовых данных, поскольку любая попытка их считывания или копирования разрушит их. Следовательно, для передачи данных на большие расстояния квантовая информация должна сохраняться и извлекаться по всей сети, что требует наличия устройства квантовой памяти. Один из подходов к передаче квантовой информации заключается в использовании запутанных фотонов. Суть в том, что измерение состояния одного запутанного фотона мгновенно определяет состояние другого, независимо от того, насколько далеко они друг от друга находятся. Благодаря этой связи, изучая один фотон, мы получаем информацию о другом, что позволяет передавать квантовые данные. Однако для передачи запутанных фотонов на большие расстояния требуются два устройства: одно для их создания, а второе для хранения и извлечения в сети передачи данных. Ученые уже пытались создать такие устройства, однако сталкивались с двумя основными проблемами: генерация запутанных фотонов по требованию и разработка совместимой квантовой памяти для их хранения. Основная сложность заключалась в том, что устройства для создания и хранения фотонов работали на разных длинах волн.
Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. Смотрите прямой эфир и другие видео Первого канала без интернет-рекламы. С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. Российский квантовый центр (РКЦ) и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK. На VII ежегодной конференции ЦИПР в рамках сессии «Квантовый интернет — следующий шаг в развитии.
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
| НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России | Предлагаемый квантовый интернет будет основан на квантовых вычислениях – типе вычислений, основанных на главных принципах квантовой теории. |
| Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели! | Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. |
| Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей - Hi-Tech | Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. |
| Ученый рассказал об интернете будущего | Эти запутанные квантовые состояния очень хрупки, когда принимают форму микроволновых фотонов, из-за чего процесс передачи информации существенно усложняется. |
Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. Основное преимущество квантового интернета перед обычным — высокий уровень защищенности. Американские учёные из Принстонского университета приблизились к созданию скоростного квантового интернета.
Квантовая футурология
Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета. Дроны легко перемещаются, их запуск быстр и дешев, поэтому в будущем планируется создавать целые эскадрильи дронов для обеспечения глобального квантового интернета. «Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
Шаг к квантовому интернету: квантовую информацию передали по обычному оптоволокну
| Первые стандарты квантовых технологий утвердили в России - 13.07.2023, ПРАЙМ | Учёные из США, похоже, совершили прорыв в квантовом интернете будущего. |
| Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей | Квантовые компьютеры существуют не первый год и они не могут раскрыть свой потенциал без телепортации кубитов или «квантового интернета». |
| «Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер | С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. |
| НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России | Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой. |
| Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день? - Игорь Шнуренко | Квантовый Интернет будет основываться на существующем классическом Интернете и максимально использовать его. |
Физик РАН рассказал об интернете будущего
Показанный узел станет основой для создания демонстрационных квантовых компьютеров и прототипирования устройств квантового интернета. Квантовый интернет – это гипотетическая сеть будущего, позволяющая обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики. Квантовый Интернет будет основываться на существующем классическом Интернете и максимально использовать его. С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи.