Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. Смотрите видео онлайн «Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!» на канале «Искусственный Интеллект: Цифровые Фракталы и Будущие Отражения» в хорошем. Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению.
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой.
В России рассказали про квантовый интернет
В то время как основы квантового шифрования хорошо понятны, и даже были проведены демонстрации квантового распределения ключей между Землей и космосом, совместное использование и распределение ключей по-прежнему является редкостью. 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.
К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени. 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.
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.
Такой интернет обеспечивает сверхбезопасную связь, поскольку фотоны, которые используются в нем в качестве носителей, могут передаваться в виде секретных кодов.
Как сообщает sciencenews. В китайском эксперименте основной дрон создал две "запутанные" частицы, одну из которых отправил на базу на земле.
Ученый рассказал об интернете будущего
Российский квантовый центр и VK будут развивать квантовые вычисления в облаке Скопировать ссылку 14 июля, в завершающий день работы Форума будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир», Российский квантовый центр и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud. Первые эксперименты уже позволили решить часть технологических и инфраструктурных задач и провести вычисления с рекордными для России показателями. Среди основных направлений сотрудничества — формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений.
Если всё пойдет удачно, то полная квантовая сеть, покрывающая основные научные центры Европы, должна быть готова к 2040-му году. 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.
Первые эксперименты уже позволили решить часть технологических и инфраструктурных задач и провести вычисления с рекордными для России показателями. 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 разрабатываются в России и в мире.
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. Технические подробности о работе первого протокола квантовой сети Стефании Вейнер оставила в тайне.
Она уточнила лишь, что для работы квантового интернета вполне сгодится физическая инфраструктура обычного интернета. По мнению исследователей, кристалл, обладающий «странными квантовыми свойствами», может применяться в том числе для создания сети следующего поколения — квантового интернета. По его словам, исследователям удалось значительно улучшить жизненно важный компонент для практического применения квантового интернета — время хранения квантовой памяти. Теоретически единицу информации квантовых компьютеров кубит можно сохранить с помощью фотонов, которые изменяют энергетические уровни атомов.
Квантовый интернет уже близко
Ее особенность в том, что звонки или видеоконференции полностью защищены от прослушивания или взлома. Внедрение безопасной системы связи — это лишь начало. Российские ученые уже создали прототип компьютера, который сможет решать задачи, непосильные даже для самой мощной современной техники. Можно очень безопасно обмениваться сообщениями. Поскольку это квантовая сеть, звонок взломать невозможно.
Так она устроена, что те однофотонные состояния, которые формируют ключ, если их попытаются перехватить, связь прерывается». Квантовые ключи, которые меняются несколько раз в минуту и необходимы для шифрования, вырабатываются не в телефонах, а между сетью устройств, соединенных оптическим волокном.
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. Но квантовое шифрование требует дорогостоящего специализированного оборудования, что стало препятствием для его более широкого внедрения. Помимо поддержки исследований и разработок, правительство рассмотрит возможность предоставления налоговых льгот, чтобы помочь развитию рынка. Япония будет стремиться перейти к внутреннему производству оборудования для квантового шифрования, такого как детекторы фотонов, которые она пока закупает за рубежом.
Китай запустил сеть квантовой связи, охватывающую примерно 2000 км между Пекином и Шанхаем, с целью ее дальнейшего расширения.
У ФИАНа есть ряд идей, но на их реализацию потребуется не менее 10 лет. Задачами «Росатома» он видит включение появляющихся квантовых технологий, «еще не умеющих ни ходить, ни говорить», в атомную отрасль и скорейшую их индустриализацию, а также помощь ученым с компонентной базой и оборудованием.
На нынешнем этапе развития квантовой отрасли, считает Алексей Лихачев, Россия уже может предложить сотрудничество на равных ученым других стран. В результате должно кратно вырасти качество управления и производительности труда, доступность услуг. Президент предложил в течение года подготовить новый нацпроект по формированию экономики данных на период до 2030 года.
Он предполагает не только консолидацию мер поддержки технологий, в том числе квантовых, но и выстраивание целостного механизма создания и внедрения передовых разработок.
Квантовые ключи, которые меняются несколько раз в минуту и необходимы для шифрования, вырабатываются не в телефонах, а между сетью устройств, соединенных оптическим волокном. Сеть МГУ уже состоит из 20 телефонных аппаратов, а протяженность квантового канала свыше 30 километров. Для данной технологии это очень много. Эта сеть, которую прослушать невозможно, существует не первый день. 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.
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
По словам ученых, любая попытка наблюдать или разрушить эти частицы автоматически изменит их состояние и уничтожит передаваемую информацию. Квантовый Интернет может также использоваться для соединения различных квантовых компьютеров друг с другом, помогая увеличить их общую вычислительную мощность. Квантовые компьютеры все еще находятся на ранней стадии разработки и еще не так мощны, как классические компьютеры, но подключение их через Интернет может помочь ускорить их использование для решения сложных задач, таких как поиск новых фармацевтических препаратов или новых высокотехнологичных материалов. Университеты и лаборатории в регионе создали Чикагскую квантовую биржу, чтобы попытаться ускорить инновации и экономическое развитие. Части сети уже запущены и работают в различных национальных лабораториях. В Чикагской области Аргоннская национальная лаборатория построила 52-мильную квантовую сеть, которая вскоре соединится с близлежащим Fermilab, чтобы установить 80-мильный испытательный стенд. В Нью-Йорке Университет Стони Брук и Брукхейвенская национальная лаборатория построили еще одну 80-мильную квантовую сеть.
Agile Condor также сама предлагает оператору-человеку новые мишени на основе предыдущих заданий. Сейчас каждым беспилотником Reaper управляют два человека: один отвечает за пилотирование, второй — за выбор целей. Система Agile Condor снизит нагрузку на людей, благодаря чему управлять беспилотником в перспективе сможет один человек. Инициатива недели: Китай предложил ввести мировые стандарты безопасности данных В августе 2020 года США запустили программу Clean Network «Чистая сеть» , которая запрещает китайским ИТ- и телеком-компаниям вести бизнес на территории страны. В ответ на это Китай предложил разработать мировые стандарты безопасности данных. Пекин уверен, что все страны должны уважать законодательство других государств в технологической сфере.
Министр иностранных дел страны Ван И призвал мировое сообщество разработать комплексный подход, который позволит без предвзятости относиться к любым данным и обеспечить суверенитет всех стран в интернете. Пекин будет продвигать свою инициативу с помощью двусторонних и региональных соглашений. Кейс недели: дополненная реальность для уроков геологии Для уроков географии и геологии учителю нужны модели минералов и образцы горных пород, но не все школы могут купить дорогие макеты. Особенно актуальной проблема стала в период самоизоляции, когда дети учились дистанционно. Современные технологии, в том числе дополненная реальность, помогут преодолеть это препятствие. Оно поможет учителю провести виртуальную экскурсию по заброшенной шахте или показать ученикам, как выглядят марсианские кратеры.
Приложение также пригодится на уроках археологии, истории и биологии.
С помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, лекарств, новейших материалов — например, для авиастроения. 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.
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. 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.
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
В отличие от обычного, такой интернет использует квантовые сигналы вместо радиоволн — на «Футуристе». Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. Предлагаемый квантовый интернет будет основан на квантовых вычислениях – типе вычислений, основанных на главных принципах квантовой теории. Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет.
Шаг к квантовому интернету: квантовую информацию передали по обычному оптоволокну
| VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе | Смотрите видео онлайн «Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!» на канале «Искусственный Интеллект: Цифровые Фракталы и Будущие Отражения» в хорошем. |
| Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики | Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли. |
| Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален | Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового интернета. |
| Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации - CNews | Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. |
Квантовый интернет уже близко
Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров. Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. Новости всколыхнули интернет, так как пользователи заговорили о том, что это может означать отключение России от глобальной интернет-инфраструктуры извне. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Исследователям удалось запустить ключевые квантовые алгоритмы, в режиме реального времени, подключившись с классического ПК. Учёные стали на шаг ближе к квантовому интернету.
Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации
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!
Для нейтральных атомов количество может быть выше, уже показаны эксперименты с 256 атомными кубитами, однако качество операций значительно ниже ионов и сверхпроводников. Недавно анонсированные сверхпроводниковые процессоры IBM имеют 127 и 433 кубита, однако в случае с 127 кубитами качество операций не позволяет решать задачи быстрее классического компьютера, а параметры 433-кубитного процессора пока неизвестны. Вполне возможно, часть проблем можно будет решить при помощи новых подходов к созданию кубитов. Духова и МГТУ им. Баумана была продемонстрирована новая система — кубиты флаксониумы с высоким качеством квантовых операций. Близкие результаты были показаны компанией Alibaba. Однако можно предположить и другой сценарий, в котором в рамках развития существующих платформ мы увидим определенные пределы для масштабирования. Неизвестно, носят ли эти пределы фундаментальный характер и насколько можно продвинуться дальше, но очевидно, что нужны новые идеи.
Одной из идей может стать создание сетей взаимосвязанных квантовых процессоров промежуточного масштаба. Квантовый интернет В 2016 году в журнале Scientific American была сформулирована новая концепция будущего квантового компьютера. Авторы статьи предлагали при следующем полете на самолете нам заглянуть в журнал авиакомпании. 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.
Чтобы избежать необходимости доверять Бобу, Чарли может подключиться непосредственно к Алисе и Бобу. Теперь эти двое будут нуждаться в дополнительном оборудовании для связи с Чарли, потому что новый узел не может быть добавлен без нарушения существующих узлов. А теперь представьте, что «абонентов» больше. Так, если двухузловая сеть имеет одно звено, а трехузловая сеть три, то восьмиузловая сеть имеет уже 28 звеньев, а 100-узловая сеть нуждается в 4950 звеньях. 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.
Однако каждая из вышеупомянутых платформ сталкивается с проблемой сохранения качества контроля при увеличении количества кубитов. Использование в качестве кубитов ионов в ловушках позволяет достичь высокого качества квантовых операций, однако количество одновременно контролируемых кубитов-ионов в ловушке порядка 20 и, по всей видимости, может быть увеличено до 50-100. Для нейтральных атомов количество может быть выше, уже показаны эксперименты с 256 атомными кубитами, однако качество операций значительно ниже ионов и сверхпроводников. Недавно анонсированные сверхпроводниковые процессоры IBM имеют 127 и 433 кубита, однако в случае с 127 кубитами качество операций не позволяет решать задачи быстрее классического компьютера, а параметры 433-кубитного процессора пока неизвестны. Вполне возможно, часть проблем можно будет решить при помощи новых подходов к созданию кубитов. Духова и МГТУ им.
Баумана была продемонстрирована новая система — кубиты флаксониумы с высоким качеством квантовых операций. Близкие результаты были показаны компанией Alibaba. Однако можно предположить и другой сценарий, в котором в рамках развития существующих платформ мы увидим определенные пределы для масштабирования. Неизвестно, носят ли эти пределы фундаментальный характер и насколько можно продвинуться дальше, но очевидно, что нужны новые идеи. Одной из идей может стать создание сетей взаимосвязанных квантовых процессоров промежуточного масштаба. Квантовый интернет В 2016 году в журнале Scientific American была сформулирована новая концепция будущего квантового компьютера.
Авторы статьи предлагали при следующем полете на самолете нам заглянуть в журнал авиакомпании. 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.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
| В России планируют создать квантовый интернет | Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. |
| В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет | Сегодня делают квантовые компьютеры, проложили квантовую связь между Москвой и Санкт-Петербургом, и совсем скоро в России заработает квантовый интернет. |
| В России планируют создать квантовый интернет | ForPost-Технологии | Это квантовый телевизор, квантовый компьютер, квантовая криптография, а теперь еще и квантовый передатчик информации. |
| Впервые ученые создали, сохранили и получили обратно квантовые данные | Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. |
| Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое? | Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета. |