«Квантовый Интернет станет платформой квантовой экосистемы, в которой компьютеры, сети и датчики обмениваются информацией принципиально новым образом. При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат. Американские учёные из Принстонского университета приблизились к созданию скоростного квантового интернета. 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
Квантовая криптография включает в себя использование законов квантовой физики для создания закрытого ключа для кодирования и декодирования сообщений — процесс. Статья Квантовый интернет, 2023 Проведена первая телепортация квантовой энергии, Британские физики разработали прототип доступного квантового интернета, Япония начала. Квантовый интернет – это гипотетическая сеть будущего, позволяющая обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики. Министерство энергетики США в ходе пресс-конференции, прошедшей 23 июля, сообщило о разработке «практически невзламываемого квантового интернета».
Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру
Оно должно "взаимодействовать" с другим устройством, которое позволяет создавать квантовую информацию в первую очередь. Впервые исследователи создали такую систему, которая объединяет эти два ключевых компонента и использует обычные оптические волокна для передачи квантовых данных. Этот успех был достигнут исследователями из Имперского колледжа Лондона, Университета Саутгемптона и университетов Штутгарта и Вюрцбурга в Германии, а результаты опубликованы в журнале Science Advances. Соавтор исследования доктор Сара Томас Sarah Thomas с физического факультета Имперского колледжа Лондона Imperial College London сказала: "Объединение двух ключевых устройств - важный шаг вперед в создании квантовых сетей, и мы очень рады быть первой командой, которая смогла продемонстрировать это". Соавтор исследования Лукас Вагнер Lukas Wagner из Университета Штутгарта добавил: "Обеспечение возможности подключения к удаленным объектам и даже к квантовым компьютерам является важнейшей задачей для будущих квантовых сетей".
В обычных телекоммуникационных сетях, таких как Интернет или телефонные линии, информация может теряться на больших расстояниях. Для борьбы с этим в этих системах используются "ретрансляторы" в обычных точках, которые считывают и повторно усиливают сигнал, гарантируя, что он дойдет до места назначения в целости и сохранности. 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.
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.
Лазер "включал" и "выключал" память, позволяя сохранять и высвобождать фотоны по требованию.
Вместо битов, которые использует современная сеть, которые могут выражаться только значениями 0 или 1, будущий квантовый Интернет будет использовать кубиты квантовой информации, которые могут принимать бесконечное число значений. Кубит — это единица информации для квантового компьютера. Это дало бы квантовому интернету большую пропускную способность, что позволит подключать сверхмощные квантовые компьютеры и другие устройства и запускать приложения, которые просто невозможны с имеющимся у нас Интернетом. Что такое квантовый интернет? Так зачем нам он и что он делает?
Для начала, квантовый интернет не является заменой обычного интернета, который у нас сейчас есть. Скорее это дополнение к нему. Он мог бы позаботиться о некоторых проблемах, которые мешают нынешнему интернету. Например, квантовый интернет обеспечит большую защиту от хакеров и киберпреступников. Прямо сейчас, если Алиса в Нью-Йорке отправляет сообщение Бобу в Калифорнии через Интернет, это сообщение проходит более или менее по прямой линии от одного побережья к другому.
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. Незначительное, на первый взгляд, повышение на порядки упростит создание холодильных установок и их обслуживание, заявляют разработчики.
Как создать растянутый алмаз? Достаточно просто. На горячее стекло наносится тончайшая алмазная плёнка.
В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет
Как уверяют создатели компьютера, его можно задействовать для решениях самых сложных задач из области химии, оптимизации и машинного обучения. В ходе первого подключения учёным удалось запустить ключевые квантовые вычисления в режиме реального времени. Проект квантового компьютера с удаленным доступом был запущен три года назад.
И хотя эти измерения проводились много лет, новый метод представляет собой первый анализатор состояния Белла, разработанный специально для частотного кодирования. Метод квантовой связи использует одиночные фотоны, находящиеся на двух разных частотах одновременно. Из-за своего пространственного разделения они не могут взаимодействовать друг с другом самостоятельно. Если от них направить фотоны по оптическому волокну, а потом измерить состояния Белла в месте встречи частиц, квантовые компьютеры станут связаны. Эта так называемая замена запутанности является критически важной для построения сложных квантовых сетей. Хотя существует 4 общих состояния Белла, анализатор может различать только два в любой момент времени.
Например, оптические кабели не полностью прозрачны. Чтобы преодолеть это ограничение, сигнал классических сетей проходит через цепочку усилителей. 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.
Стандарты по квантовому интернету вещей развивают тему — в них содержатся терминология и принципы, позволяющие объединять различные квантовые технологии, например квантовые датчики, квантовые вычисления и квантовые коммуникации, в единые информационно-вычислительные квантовые сети. Стандартизация этих технологий будет способствовать ускорению их коммерческого использования.
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
В китайском эксперименте основной дрон создал две "запутанные" частицы, одну из которых отправил на базу на земле. Вторую частицу принял другой дрон и переправил ее на вторую наземную станцию в километре от первой. Дроны легко перемещаются, их запуск быстр и дешев, поэтому в будущем планируется создавать целые эскадрильи дронов для обеспечения глобального квантового интернета.
Хотя в лабораторных условиях достигалась телепортация и на большее расстояние, отмечают авторы исследования, это первая демонстрация высокоскоростной телепортации за пределами лаборатории. Демонстрация высокоскоростной квантовой телепортации за пределами лаборатории связана с целым рядом проблем. Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета. Цян Чжоу , профессор Университета электронных наук и технологий Китая, один из руководителей исследования Читать далее:.
Кубит может иметь оба значения одновременно. Это позволяет ему хранить в себе больше информации. Один кубит может хранить два значения, два кубита четыре значения, три кубита восемь значений, четыре кубита шестнадцать значений и т. С ростом числа кубитов экспоненциально увеличивается объём хранимой в них информации. Физики телепортировали данные между тремя узлами, тогда как прежде могли сделать это только между двумя. В результате телепортация кубитов может происходить между несколькими местами. Исследователь из Института экспериментальной физики Университета Инсбрука Трейси Элеонора Нортап: «Квантовый компьютер может решать задачи и не иметь доступа к персональным данным. Сейчас же Google знает, какие данные пользователи хранят на серверах».
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. Основная проблема — дефицит подходящей инфраструктуры, в том числе современных оптоволоконных кабелей. По оценке ученых, это задержит распространение квантового интернета примерно на десятилетие, а подключение пользователей в крупных городах займет еще пять-десять лет. Тем не менее, на сегодня имеются вполне значительные практические наработки в области квантовых сетей. Китай добился прогресса в области применения квантового распределения ключей QKD на расстоянии 745 миль — лучший на сегодняшний день результат. В России начала работу первая линия квантовой связи. Она имеет протяженность 700 км, что делает ее самой крупной в Европе. Строительство вели РЖД на базе собственных оптоволоконных сетей, и к 2024 году протяженность линий квантовой связи возрастет до 7000 км. ЕС учредил для разработки стратегии квантового интернета Quantum Internet Alliance и достиг запутанности на расстоянии 31 мили. Министерство обороны США разработало запутывание 52-мильной «квантовой петли», которая, по прогнозам, будет масштабирована до 80-мильной. У них всего по два или три узла, но некоторые из них достигают протяженности более 100 километров. Квантовый интернет не придет моментально, но будет наступать шаг за шагом. Использованные источники:.
Навигация по записям
- Что такое квантовый интернет и в чем преимущества квантовых сетей?
- Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое? - RW Space
- Рекомендации
- В России уточнили сроки запуска квантового интернета
- Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
В России рассказали про квантовый интернет
В статье в научном журнале Nature группа физиков из Делфтского технологического университета в Нидерландах поделилась своими достижениями. Квантовые компьютеры принципиально отличаются от традиционных. Обычный компьютер хранит данные в битах, а квантовые в кубитах. На этом сходство заканчивается. Двоичный бит —логический тип данных, 0 или 1. Кубит может иметь оба значения одновременно. Это позволяет ему хранить в себе больше информации. Один кубит может хранить два значения, два кубита четыре значения, три кубита восемь значений, четыре кубита шестнадцать значений и т.
Среди основных направлений сотрудничества — формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений. Например, построение квантового компьютера в облачном доступе и запуск на нем ключевых квантовых алгоритмов в режиме реального времени. Облачная платформа обеспечит доступ к квантовым вычислениям для исследователей и бизнес-пользователей, и станет основой для обучения нового поколения разработчиков, работающих с квантовыми технологиями для решения прикладных задач.
Сейчас квантовые компьютеры уже разрабатывается в России и в мире.
Если для решения начальных задач достаточно сотен и тысяч кубитов, то для демонстрации значительного преимущества квантовых устройств нужны сотни тысяч, миллионы. Также требуется высокая точность квантовых операций. 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.
Если от них направить фотоны по оптическому волокну, а потом измерить состояния Белла в месте встречи частиц, квантовые компьютеры станут связаны. Эта так называемая замена запутанности является критически важной для построения сложных квантовых сетей. Хотя существует 4 общих состояния Белла, анализатор может различать только два в любой момент времени. Двухпроцентная частота ошибок - результат неизбежного шума от случайной подготовки тестовых фотонов, а не самого анализатора, объяснил Лукенс. После завершения анализатора состояния Белла ученые начнут полноценный эксперимент по замене запутанности.
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
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. Идея принадлежит специалистам исследовательского центра QuTech [4]. Протокол, работающий на канальном уровне, разработан группой ученых под руководством профессора Стефани Вейнер Stephanie Wehner.
Также они проработали общую концепцию квантовых сетей, которые в будущем, по их мнению, могут заменить собой традиционный интернет и локальные сети. В основе идеи специалистов QuTech лежит принцип очень быстрой обработки кубитов, поскольку они не могут находиться в памяти длительное время. Это обеспечит высокую скорость передачи информации, а явление квантовой запутанности, еще одна основа протокола, даст возможность максимально защитить передаваемые данные.
Явление квантовой запутанности подразумевает взаимозависимость двух и более объектов, в данном случае кубитов, и их неразрывную связь друг с другом. Попытка перехвата данных приведет к изменению квантового состояния одного или нескольких кубитов и, как следствие, к потере передаваемой информации. Другими словами, информацию может получить исключительно целевое устройство — несанкционированный доступ к ней исключен.
Среди них: мощные компьютеры, датчики темной материи и невзламываемый квантовый интернет. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. Они спроектировали и продемонстрировали первый в истории анализатор состояния Белла для частотного кодирования, сообщает Phys. Прежде чем информация может быть отправлена по квантовой сети, она должна быть сначала закодирована в квантовом состоянии. Эта информация содержится в кубитах или квантовой версии классических вычислительных битов, используемых для хранения. Информация становится запутанной, поскольку кубиты находятся в состоянии, когда их характеристики взаимозависимы.
В обычных телекоммуникациях, таких как Интернет или телефонные линии, информация тоже может быть потеряна на больших расстояниях. Чтобы бороться с этим, используют ретрансляторы, которые считывают и повторно усиливают сигнал.
Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. С одной стороны, это преимущество, поскольку ее невозможно «перехватить», не уничтожив и не предупредив пользователей. 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.
Реалии»; Кавказ. 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.
В России уточнили сроки запуска квантового интернета
Физик Алексей Федоров подчеркнул значимость квантового интернета в популяризации квантовых технологий. Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета.
Как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
- Российский квантовый центр и VK будут развивать квантовые вычисления в облаке - Ведомости
- Публикации
- «Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
- Сайт недели: Lo-Fi Player
- Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
И квантификация всей сети!
- Вам также может понравиться...
- Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
- Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день? - Игорь Шнуренко
- «Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году - Новости Кирова и Кировской области
- Как будет развиваться квантовый интернет : Наука :
- Вам также может понравиться...
Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. квантовые компьютеры новости. Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. Другие новости.