При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Учёные стали на шаг ближе к квантовому интернету. Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре.
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
| Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру | «Квантовый Интернет станет платформой квантовой экосистемы, в которой компьютеры, сети и датчики обмениваются информацией принципиально новым образом. |
| Квантовый интернет уже близко | Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. |
| Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели! | Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. |
Парадоксы квантовой физики на службе у человечества
- Другие новости
- Новости дня
- Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
- «Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
- В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
Обеспечение поддержки талантливых студентов и вовлечение молодежи в научную, опытно-конструкторскую и инновационную деятельность. Ожидаемые результаты Создание сетей квантовых компьютеров, систем охлаждения и специальных каналов связи, малогабаритных квантовых процессоров, объединенных фотонными интерфейсами, распределенных квантовых симуляторов как устройств для моделирования квантовых свойств материалов. Создание экспериментальных методов и теоретических основ для построения связей между сверхпроводниковыми квантовыми процессорами с использованием квантовых свойств микроволновых фотонов для демонстрации квантовой связи через локальные микроволновые сети, представляющие собой сверхпроводящие кабели и волноводы. Создание интерфейса квантово-когерентной трансформации радиоволн в «оптику» и оптических сигналов в радиоволны, усовершенствованной системы квантовой криптографии.
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. Это упростит развертывание квантовых компьютеров в будущем. Ученые планируют улучшить систему, уменьшив ее размер и увеличив продолжительность хранения фотонов.
Ученые только начинают работать с этим типом технологии. Во многом потому, что неизвестно, может ли он действительно работать. И на данный момент не совсем ясно, для чего будет использоваться квантовый интернет.
Есть идея, что он может стать специализированным, очень безопасным расширением для обычного интернета: для некоторых устройств и приложений.
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.
Благодаря этому нет необходимости дополнительно преобразовывать сигнал при передаче между элементами. При этом устойчивость уровней сверхтонкого расщепления иона эрбия может достигать 23 дней.
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
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. В его книге «Вычислимое и невычислимое», опубликованной в 1980 году, обсуждалось, что большие квантовые системы крайне затруднительно анализировать с помощью классических компьютеров — возможность находиться в нескольких состояниях квантовая суперпозиция и проявление корреляций между объектами квантовой природы квантовая запутанность приводят к тому, что количество ресурсов времени и памяти для вычислений свойств квантовых систем растет экспоненциально. Начиная с 1990-х формализация идей Манина и Фейнмана привела к бурному исследованию квантовых алгоритмов: появились идеи использования квантовых компьютеров для решения криптоанализа, оптимизации, решения линейных уравнений и т. Однако каждая из этих задач требует большого количества кубитов — базовых вычислительных элементов квантового компьютера. Банковские транзакции.
Например, для взлома алгоритма RSA-2048, который сегодня используется для криптографической защиты информации, с помощью известного квантового алгоритма Шора необходимо 20 миллионов кубитов, тогда как наиболее мощные на сегодняшний день квантовые вычислительные устройства оперируют сотнями кубитов. Другим примером применений квантовых компьютеров является моделирование. Например, с помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, а в перспективе — значительно ускорить решение задач вычислительного материаловедения. Однако для демонстрации вычислительного преимущества в этих задачах также требуются сотни тысяч и миллионы кубитов. Так что для решения практических задач необходимо значительно увеличить количество кубитов — то есть масштабировать квантовый компьютер. Важная задача при этом не потерять качества контроля над кубитами. Только одновременное увеличение количества кубитов и качества операций с ними — залог роста мощности квантовых компьютеров, приближающего их к решению практических задач.
Поиск идеальной системы Сегодня несколько физических платформ борются за статус лидера в области квантовых вычислений. Серьёзные результаты достигнуты в экспериментах со сверхпроводниковыми кубитами, а также нейтральными атомами, ионами и фотонами. Также активно развиваются полупроводниковые кубиты — их серьезным преимуществом — как и в случае сверхпроводниковых квантовых процессоров — может быть существующая технологическая база для классических процессоров.
Первое из них — принципиальная невзламываемость квантового шифрования, что выводит безопасность на новый уровень. В отличие от классических ключей, устойчивость которых относительна любой ключ может быть вскрыт при условии достаточного времени и приложенных вычислительных мощностей, просто обычно эти условия делают взлом нерациональным , квантовые ключи защищены законами физики. В основе концепции квантовой кибербезопасности так называемой идеи квантового распределения ключей QKD лежит процесс связи между двумя сторонами, при котором отправитель шифрует традиционные данные, кодируя их в кубиты, и передает их получателю, который затем применяет свойства кубитов для декодирования информации.
При этом легко определить, были ли данные скомпрометированы, поскольку прерывание процесса третьей стороной приводит к коллапсу кубитов. Попытка доступа к значению кубита — это квантовый «акт наблюдателя», который нарушает его суперпозицию. Кубит изменит свое состояние, что станет сигналом взлома данных. Несмотря на то, что квантовые вычисления в самом начале пути, квантовое шифрование уже работает — первый QKD банковский перевод был сделан еще в 2004 году. Теоретически эта технология может быть использована для отправки сообщений в чисто квантовой форме, но до этого еще далеко. Однако возможность создать парк принципиально невзламываемых ключей для шифрования классического информационного пакета саму по себе невозможно переоценить.
Вторая перспективная возможность для квантовых сетей — использование «квантовой запутанности». Два кубита могут быть синхронизированы «запутаны» , и их состояние будет взаимно изменяться вне зависимости от разделяющего их расстояния без затраты времени на взаимодействие, то есть моментально. В некотором смысле они являются одним кубитом, поэтому ограничение скорости передачи скоростью света на них не распространяется. Более того, между ними может не быть никакой физической линии связи. Это звучит как магия, но это физика. Теоретически это позволяет создать квантовые сети моментального действия, работающие без физических задержек сигнала.
Они востребованы, например, для синхронизации радиотелескопов, что дало бы более четкую картинку астрономам; для синхронизации атомных часов спутников геолокации и детекторов гравитационных волн, а также для многих других задач.
Это простейший пример квантовой запутанности, он показывает, что фотоны источника и приемника неразличимы после передачи на большое расстояние по оптоволокну. Расположение оптоволоконного кабеля, приемника и передатчика сверху и схема экспериментальной установки снизу. Изображение : Si Shen et al. Они использовали один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. На его основе инженеры разработали высококачественный квантово-запутанный источник света с частотой повторения 500 МГц.
Уже сейчас мы видим интерес к квантовым алгоритмам не только со стороны университетов и исследовательских центров, но и крупного бизнеса», — отметил руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра Алексей Федоров. Облачная платформа, как уже показали тесты, стабильно выдерживает нагрузку и позволяет быстро масштабироваться в зависимости от требований к числу кубит, — комментирует управляющий директор VK Tech. Павел Гонтарев, — Чтобы сделать технологии нового поколения доступными широкой аудитории, важно обеспечить их надежность и простое управление процессами. 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». Форум будущих технологий — главная площадка для обсуждения трендов развития новых технологий в России.
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
Впервые ученые создали, сохранили и получили обратно квантовые данные Екатерина Смирнова21 апреля, 13:45 Екатерина Смирнова21 апреля, 13:45 Ученые из Великобритании и Германии сделали важный шаг к созданию «квантового интернета». Им удалось впервые сохранить и извлечь данные с квантовых компьютеров, что станет основой для передачи квантовой информации на большие расстояния. Они разработали устройство, которое одновременно создает и хранит запутанные фотоны, а также выпускает их по запросу. Все это происходит на одной длине волны, которая также совместима с существующей оптоволоконной инфраструктурой. За счет этого внедрить такую связь в будущем будет проще. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Благодаря сверхвысокой скорости квантовые вычисления позиционируются как решение мировых проблем в разработке новых лекарств, понимании свойств материалов и оптимизации финансовых рисков. Квантовые компьютеры, созданные сегодня, уже намного опережают своих двоичных аналогов и постоянно совершенствуются за счет добавления большего количества квантовых битов в пакеты обработки и исправления ошибок.
Но эти достижения не будут значить ничего, если ученые не смогут надежно передавать квантовые данные по сети.
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.
В долгосрочной перспективе квантовый Интернет позволит в десятки и сотни миллионов раз ускорить производительность сегодняшних устройств», — прокомментировал Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом». В декабре в рамках реализации мероприятий «дорожной карты» «Квантовые вычисления» ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Лебедева РАН представили прототип квантового компьютера на ионах. Исследователям удалось разработать систему из 4 кубитов, не наращивая число ионов, а применив оригинальную технологию масштабирования квантовых процессоров с использованием многоуровневых носителей информации — кудитов.
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. Лазер "включал" и "выключал" память, позволяя сохранять и высвобождать фотоны по требованию. Длина волны этих двух устройств не только совпала, но и соответствует длине волны используемых сегодня телекоммуникационных сетей, что позволяет передавать данные по обычным волоконно—оптическим кабелям, привычным для повседневного подключения к Интернету. Источник света с квантовыми точками был создан исследователями из Университета Штутгарта при поддержке Университета Вюрцбурга, а затем доставлен в Великобританию для взаимодействия с устройством квантовой памяти, созданным командой Imperial и Саутгемптона. Система была собрана в подвальной лаборатории Имперского колледжа Лондона. Хотя были созданы независимые квантовые точки и квантовая память, которые более эффективны, чем новая система, это первое доказательство того, что устройства могут взаимодействовать на телекоммуникационных длинах волн.
Теперь команда будет стремиться усовершенствовать систему, в том числе обеспечить получение всех фотонов с одинаковой длиной волны, увеличить продолжительность хранения фотонов и уменьшить размеры всей системы в целом.
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
| В России рассказали про квантовый интернет | Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. |
| В России уточнили сроки запуска квантового интернета | Физик Алексей Федоров подчеркнул значимость квантового интернета в популяризации квантовых технологий. |
В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным
Им удалось впервые сохранить и извлечь данные с квантовых компьютеров, что станет основой для передачи квантовой информации на большие расстояния. Тема недели: квантовый интернет В 2019 году ущерб от хакерских атак по всему миру составил $3,5 млрд, в 1,3 раза больше, чем в 2018-м. Квантовые компьютеры существуют не первый год и они не могут раскрыть свой потенциал без телепортации кубитов или «квантового интернета». Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств.
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. ↑ Квантовый интернет: H.J. Kimble, The Quantum Internet. Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета. Исследователям удалось запустить ключевые квантовые алгоритмы, в режиме реального времени, подключившись с классического ПК. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети.
Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет
| Telegram: Contact @rian_ru | Доступ к квантовым компьютерам будет обеспечен в режиме 24/7 через обычный браузер. |
| В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет | Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники. |
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. Им удалось впервые сохранить и извлечь данные с квантовых компьютеров, что станет основой для передачи квантовой информации на большие расстояния. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети.