Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники. Возможность реализации квантового интернета уже неоднократно была доказана на практике.
Квантовый интернет уже близко
Комплекс состоит из двух блоков, соединенных оптоволоконной линией связи, и реализует так называемую двухпроходную систему, при которой приемник формирует последовательности лазерных импульсов и отсылает их передатчику. Получается распределенный генератор случайных чисел. 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.
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.
Теоретически в итоге процессор должен считать лучше и точнее за счет увеличения вычислительной мощности. Один из ведущих трендов в развитии квантовых компьютеров — модульная структура с ионными ловушками устройствами для контроля ионов. Объединение реализуется по-разному для разных платформ. Поэтому возникла идея объединять вычислительные модули фотонным интерконнектором — тогда вычислительная мощность вырастет без увеличения количества элементов в одном модуле. Нейтральные атомы в невозбужденном состоянии хранят информацию, а в возбужденном — передают ее. В системе из нескольких модулей некоторые из них могли бы хранить промежуточную информацию, необходимую для вычислений, и передавать ее потом в другой модуль. Необходимо, однако, не только распределять квантовый ключ метод передачи ключа шифрования для гарантированной защиты информации , но и передавать информацию, защищая ее с помощью квантовых технологий. Еще одно направление исследований — объединение квантовых сенсоров в сети, дабы достичь большей точности за счет распределенного механизма измерения времени, например, стандарта частоты. Каждая из этих областей нуждается в квантовом Интернете — соединении квантовых устройств квантовыми коммуникационными каналами, поэтому следующий качественный скачок из существующего состояния — это именно квантовый Интернет. Ликвидация отставания и объединение ответственных Нынешний этап развития квантовой темы с участием Росатома начался три года назад, когда Росатом защитил дорожную карту по квантовым технологиям. Затем ее разделили на три: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры. В Росатоме сегодня развиваются четыре направления, признанных в мире наиболее перспективными: кванты на сверхпроводниках, на холодных атомах, на ионах и на фотонах. РЖД уже запустили первые квантовые сети и пилотные проекты. Главные задачи всех дорожных карт — сокращение отставания России в развитии квантовых технологий и поиск тех направлений, в которых она могла бы выйти в мировые лидеры, — решены. Как отметила директор по цифровизации Росатома Екатерина Солнцева, еще три года назад отставание России от других стран составляло приблизительно семь-десять лет, и не было направлений, где страна была бы в лидерах. Сейчас таких направлений как минимум два. Первое — квантовые алгоритмы. Как заявила Е. Солнцева, наши ученые впервые в мире разработали квантовый алгоритм для решения практической задачи в атомной отрасли. Второе направление — разработка прототипов квантовых процессоров на базе ионов. Ученые из Физического института Академии наук разработали процессор на кукварте — кудите с четырьмя энергетическими уровнями. Юнусов отметил, что сегодня усилия по дорожным картам стоит снова объединить. Его поддержала управляющий директор по национальным проектам госкорпорации «Ростех» Анна Шарипова: «Мы намерены на этом этапе двигаться вместе, не растаскивать научные мысли по разным углам, а создавать единый стрим квантовых технологий». Росатом и Ростех обсуждают с Минцифры и Минпромторгом возможности объединения усилий для создания квантовых сенсоров; стороны договариваются об организационной форме сотрудничества. Ростех готов предоставить для работы оптическое, фотоэлектронное и оптоэлектронное оборудование, а также технологии своих предприятий для создания квантовых сенсоров. Размежевание, по словам А. Шариповой, если и произойдет, то позднее, когда появятся различные продукты и рыночные ниши. Области применения квантов: телеком и недропользование Потенциальные сферы применения квантовых технологий разнообразны. Это медицина, спутникостроение, лидары, защищенные сети, криптография, новые материалы и прочее. У квантовых технологий — даже в самых разработанных сферах — как минимум две проблемы: они более дороги и громоздки, чем традиционные. При этом, как считает Б. Глазков, квантовые алгоритмы — это не революционная, а улучшающая технология.
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. Сейчас квантовые компьютеры уже разрабатывается в России и в мире", - заявил руководитель научной группы "Квантовые информационные технологии" РКЦ Алексей Федоров.
Ожидаемые результаты
- Или воспользуйтесь аккаунтом
- Регистрация
- Навигация по записям
- Главное сегодня
- ForPost - Технологии : Новости
Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
Алмаз для хранения и передачи информации на квантовом компьютере «Алмазные» кубиты Информация в обычных компьютерах хранится и передаётся в виде набора нулей и единиц — так называемых битов. Иной способ предлагает квантовый компьютер. В нём информация содержится и передаётся в кубитах — комбинациях битов, помноженных на комплексные числа. Это позволяет значительно расширить объём информации, которым способно оперировать устройство, подчиняющееся законам квантовой физики. Квантовые системы могут молниеносно решать практически любые поставленные перед ними задачи и передавать гигантские объёмы информации. В течение последних нескольких лет учёные ищут эффективные способы хранения и передачи информации на большие расстояния с помощью квантовых сетей. В привычной нам сотовой связи для передачи данных применяются ретрансляторы — специальные устройства, усиливающие сигналы. Однако, чтобы создать квантовые ретрансляторы, учёным было необходимо подобрать главный «компонент», который бы хранил и передавал кубиты.
Российский квантовый центр РКЦ и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK Cloud, рассказали в пресс-службе VK. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud", - говорится в сообщении. Основным направлением сотрудничества станет формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений. К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени.
Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, намного превышающей возможности современных суперкомпьютеров, что может способствовать прогрессу во многих областях, включая химию, материаловедение, медицину и кибербезопасность. Чтобы воплотить это в жизнь, необходимо производить как стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, так и технологию связи, позволяющую этим кубитам связываться друг с другом в масштабе. 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.
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. Из-за этого их взаимодействие было затруднено. В результате сотрудничества ученых Имперского колледжа и Университета Саутгемптона в Великобритании, а также Университета Штутгарта и Университета Вюрцбурга в Германии было разработано устройство, работающее на одной длине волны. В этом устройстве генерируются незапутанные фотоны, называемые квантовыми точками. Затем эти квантовые точки передаются в систему квантовой памяти, где их хранят с помощью атомов рубидия. Для включения и выключения памяти и выпуска фотонов по требованию использовался лазер. Что еще более важно, длина волны, которую задействует устройство, совместима с оптоволоконной инфраструктурой, которая сегодня объединяет мир.
Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет
Кроме того, квантовым сетям приписывается способность более безопасного соединения между цифровыми устройствами, что делает их непроницаемыми для хакеров; более высокое качество соединения может защитить голосовую связь и передачу данных от любых помех или слежения. США Правительство США активно инвестирует в этот сектор, что привело к расширению квантовых сетей, разработанных учеными из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории. В настоящее время строятся небольшие квантовые сети, так как идея широкого квантового интернета ограничена тем, насколько хорошо фотоны могут сохранять свою жизнеспособность по мере увеличения протяженности сети. Поэтому американские учёные сосредоточены на исследованиях в области разработки квантовой памяти и квантовых ретрансляторов, которые потребуются для квантового интернета. Квантовая память необходима для хранения квантового состояния кубита и обмена этим состоянием с другим фотоном посредством телепортации.
Квантовые ретрансляторы нужны для усиления фотонов и продвижения их по линии передачи до того, как они успеют деградировать. Азия Оглядываясь на США, Япония пересматривает свою национальную стратегию в области квантовых технологий. Новая стратегия будет заключаться в развитии этой отрасли через поддержку квантовых стартапов. Японские компании уже преуспели в использовании квантовой криптографии для высокозащищенной передачи данных.
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.
Распределение каналов создается таким образом, чтобы каждые два узла имели хотя бы один общий канал с запутанными фотонами. В приведенной выше схеме Алиса и Дэйв совместно используют каналы 6 и -6; Алиса и Гопи используют каналы 2 и -2, а также 8 и -8; Дэйв и Гопи делят -4 и 4. А дальше все просто. Например, централизованный источник посылает запутанные фотоны по каналу 2 и -2. Поймать их могут, очевидно, только Алиса и Гопи, после чего они могут проводить измерения, разрушая тем самым квантовую запутанность и на основе этого создавая свой квантовый ключ, который, при этом, не будет известен центральному источнику и никакому из других узлов.
Безопасное масштабирование Добавить новый узел в такую сеть просто: подключите его к центральному источнику, которому нужно только изменить свою схему разделения и мультиплексирования каналов. При ни один из существующих узлов не должен беспокоиться. Поэтому такая сеть хорошо масштабируется линейно, работая схожим образом с современным подключением к интернету: не нужно менять домовой коммутатор для подключения еще одного абонента, просто достаточно протянуть к нему провод.
Так что, если все действительно будет так, то уже на рубеже следующего десятилетия нас ожидает совершенно новый опыт использования сети интернет.
Но уже сегодня учёные создают квантовые компьютеры, которые могут стать следующей ступенью развития информационных технологий, а точнее целым скачком!
Ведь те операции, которые современные даже самые мощные не смогут выполнить и за миллиарды лет, квантовые компьютеры могут выполнить за минуты!
Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
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.
В этом новом поколении сетей безопасность и скорость передачи данных достигнут невиданных ранее высот. Связывание удаленных локаций и квантовых компьютеров является критически важной задачей для будущих квантовых сетей.
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. Выполнение исправления ошибок и очистки повышает точность кубитов в сети. Синхронизация и распределение квантовых состояний - в классических сетях эти процессы имеют решающее значение для обеспечения бесперебойной передачи данных.
Например, при видеотрансляции на начало 2024 г. В квантовых сетях данные процессы еще более важны из-за хрупкости квантовых состояний, переносимых кубитами.
Результаты работы проекта сыграли важнейшую роль для формирования отрасли квантовых вычислений в России по нескольким причинам. Во-первых, стало понятно, что в России набрана критическая масса компетенций в области создания сверхпроводниковых квантовых процессоров. Квантовый процессор — устройство для реализации вычислений на основе управления отдельными квантовым системами. На сегодня существует несколько способов реализации квантовых процессоров, одним из которых является использование сверхпроводниковых контактов — микроскопических сверхпроводящих структур. Такой подход был выбран многими индустриальными лидерами по всему миру, например, компанией Google, IBM и Alibaba. К ключевым преимуществам сверхпроводникового вектора развития квантовых вычислений стоит отнести их технологичность, так как структуры создаются при помощи хорошо разработанной технологии литографии, и сочетание высокой скорости и качества квантовых операций.
Безусловно, есть и свои вызовы, например, совершенствование технологии разработки идентичных кубитов так как любые дефекты приводят к дополнительным ошибкам. Духова, МФТИ, НГТУ и Российский квантовый центр, в рамках проекта «Лиман» наладила разработку и тестирование сверхпроводниковых квантовых чипов, а также впервые в России провела работу по демонстрации алгоритма Гровера — квантового алгоритма для поиска в неупорядоченной базе данных. В 2019 году была разработана Дорожная карта развития квантовых технологий, направленная на масштабирование квантовых процессоров: увеличение количества кубитов и качества квантовых операций. С 2020 года началась реализация Дорожной карты по квантовым вычислениям, за реализацию которой отвечает ГК «Росатом». Помимо сверхпроводниковых квантовых процессоров развиваются и другие платформы для квантовых вычислений, например, нейтральные атомы, ионы и оптические кубиты. Были продемонстрированы шестнадцатикубитные квантовые процессоры на ионах и нейтральных атомах, а также восьмикубитные сверхпроводниковые процессоры. Но можно ли считать, что на этом этапе основные научные задачи решены и развитие квантовых технологий переходит полностью в плоскость инженерных разработок? Оказывается, что ряд актуальных задач требует смены парадигмы.
Проблема масштабирования Квантовый компьютер необходим для решения определенных классов задач, для которых принципиально невозможно эффективно применять привычные нам классические компьютеры и суперкомпьютеры. Первоначальная идея, возникшая на заре развития квантовых вычислений, состояла в том, чтобы использовать квантовый компьютер для моделирования других квантовых систем, например, молекул и материалов, — это была концепция, высказанная Ричардом Фейнманом в начале 1980-х. Задачи моделирования материалов крайне важны для многих практических применений, например, в авиационной отрасли, а моделирование молекул принципиально важно для фармакологии. Однако уже в это же время анализом потенциала применения квантовых систем для вычислений в гораздо более широком контексте занимался Юрий Манин.
Отправитель и получатель увидят попытку прослушивания. Существуют огромные технические трудности, которые необходимо преодолеть, но можно утверждать, что квантовый интернет так же важен, как и техническая революция XX века, а она дала лазер, транзистор, атомные часы и, следовательно, GPS и Интернет. Можно соединить все эти испытательные сети через оптоволоконные и спутниковые каналы в общий квантовый интернет, охватывающий весь мир. Ее можно использовать не только для отправки зашифрованной информации, но и для подключения квантовых компьютеров для повышения их вычислительной мощности, как это делает облако для современных компьютеров.
В 2022 году Росатом представит проект «дорожной карты» по созданию квантового Интернета
| Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру | Смотрите видео онлайн «Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!» на канале «Искусственный Интеллект: Цифровые Фракталы и Будущие Отражения» в хорошем. |
| Австралийцы создали прототип «квантового интернета» | GeekTOP - Новости из мира IT | Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. |
| Как будет развиваться квантовый интернет | Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. |
| Российский квантовый центр и VK будут развивать квантовые вычисления в облаке | Учёные из США, похоже, совершили прорыв в квантовом интернете будущего. |
| «Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер | Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. |
НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России
Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники. Надежные источники одиночных фотонов считаются одним из важнейших компонентов квантовых вычислительных устройств и систем квантовой защищенной связи. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет. Российские учёные впервые получили удалённый доступ к мощностям отечественного квантового компьютера, разработка которого началась в 2020 году при поддержке Фонда НТИ.
Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет. Показанный узел станет основой для создания демонстрационных квантовых компьютеров и прототипирования устройств квантового интернета. Когда квантовые компьютеры станут широко распространенными, им потребуется надежный квантовый интернет. Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену.
Наши проекты
- Квантовая защита: как работает сеть связи, которую невозможно прослушать
- Сверхбезопасный квантовый Интернет уже близко
- Публикации
- Впервые ученые создали, сохранили и получили обратно квантовые данные
- ТАКЖЕ ПО ТЕМЕ
НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России
Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. квантовые компьютеры новости. Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. Представители Госкорпорации «Росатом» сообщили, что главной задачей с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создания на ее базе. На нынешнем этапе развития квантового интернета можно назвать только технологии защиты данных с помощью квантовой криптографии.