Возможность обмениваться квантовой информацией имеет решающее значение для разработки квантовых сетей для распределенных вычислений и безопасной коммуникации. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Учёные из США, похоже, совершили прорыв в квантовом интернете будущего.
Квантовая футурология
Чтобы передать запутанность частицы на больших расстояниях в квантовой сети, нужны два устройства: одно для создания запутанных фотонов, а другое для их хранения и возможности последующего извлечения информации о состоянии этих частиц. Уже существует несколько устройств, используемых для создания квантовой информации в виде запутанных фотонов и ее хранения, но генерация этого состояния по требованию и наличие совместимой квантовой памяти для их хранения до этого не создавались. Фотоны имеют определенные длины волн, но устройства для их создания и хранения часто настраиваются на работу с разными длинами. Авторы нового исследования создали систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны. Квантовая точка производила незапутанные фотоны, которые затем передавались в систему квантовой памяти, которая сохраняла их в облаке атомов рубидия. Лазер включал и выключал память, позволяя фотонам сохраняться и высвобождаться по требованию. Длина волны этих двух устройств не только совпадает, но и находится на той же длине волны, что и используемые сегодня телекоммуникационные сети.
Чтобы получить данный эффект, используется лавинный фотодиод. Также могут использоваться различные методы регулировки фазы цифрового синтеза [2] и поляризации, такие как разделители луча и интерферометры. В случае протоколов, основанных на запутывании, запутанные фотоны генерируются через спонтанное параметрическое рассеяние. В обоих случаях телекоммуникационное волокно может быть мультиплексным для отправления не квантовой синхронизации и управляющих сигналов. Сети свободного пространства[ править править код ] Квантовые сети свободного пространства подобно оптоволоконным сетям, но полагаются на угол обзора между связывающимися сторонами вместо использования оптоволоконного соединения. Сети свободного пространства обычно поддерживают более высокую скорость передачи , чем оптоволоконные сети и не учитывают поляризационную перестановку вызванную оптоволокном. Квантовая электродинамика полости[ править править код ] Телекоммуникационные лазеры и спонтанное параметрическое рассеяние , объединённые с фотодетекторами могут использоваться для квантового распределения ключей.
И квантификация всей сети! Квантовый интернет — это гипотетическая сеть будущего, позволяющая обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики. Это подразумевает новый уровень эффективности, которого просто невозможно достичь с помощью интернета на классических компьютерах, но соединять она может не только квантовые, но и другие устройства. Квантовые сети имеют много интересных особенностей, но в практическом смысле они сводятся к двум основным преимуществам. 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.
Создание квантового интернета, защищенного от взлома. Увеличение мощности квантовых компьютеров за счет соединения их в квантовые сети. Коммерциализация квантовых технологий за счёт запуска стартапов и развития сотрудничества с компаниями. Интеграция научной, образовательной и проектной деятельности для развития практико-ориентированного подхода к обучению и усилению научного и коммерческого потенциала вуза.
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
Подчёркивается, что «квантовый интернет» создаётся не с целью полностью заменить всем знакомый и существующий, а наоборот — для параллельного существования в качестве Сети для банковской отрасли и сферы здравоохранения. Дополнительно новая разработка будет служить интересам национальной безопасности. В подробном отчёте под названием «From Long-distance Entanglement to Building a Nationwide Quantum Internet» описаны все первостепенные задачи, возлагаемые на квантовую Сеть, а также затронуты нюансы создания и интеграции нововведения.
С одной стороны, квантовый компьютер должен быть достаточно большим, чтобы обрабатывать огромные объемы данных.
С другой, увеличение размера не должно приводить к потере квантовых свойств. Для этого нужно сохранять высокий уровень контроля над квантовой системой. Решением, по мнению ученых, может стать создание устройств на основе концепции квантового интернета.
Такой подход позволяет нарастить мощность квантовых компьютеров за счет соединения в квантовые сети — без снижения уровня контроля в каждом из них. Квантовый компьютер необходим для решения задач в области криптографии, квантовой химии, оптимизации финансового моделирования, обучения искусственного интеллекта, с которыми привычные для нас классические компьютеры и даже суперкомпьютеры не справляются.
Наша команда занимается созданием квантовых алгоритмов, эмуляторов квантовых компьютеров и инструментов работы с ними. Стратегическое партнерство с VK — это возможность сделать наши разработки на шаг ближе к конечному потребителю. Уже сейчас мы видим интерес к квантовым алгоритмам не только со стороны университетов и исследовательских центров, но и крупного бизнеса», — отметил Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра. Облачная платформа, как уже показали тесты, стабильно выдерживает нагрузку и позволяет быстро масштабироваться в зависимости от требований к числу кубит, — комментирует Павел Гонтарев, управляющий директор VK Tech.
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. Нацпроект будет охватывать исследования, подготовку кадров, формирование условий для выпуска и тестирования образцов, организацию спроса, гибкое регулирование и поддержку производства, а также технологии сбора, передачи, хранения, обеспечения безопасности данных, национальные стандарты и алгоритмы хранения и обработки информации, создание хранилища кодов. В рамках нацпроекта будут расширены меры поддержки фундаментальных исследований, в том числе увеличено финансирование широкого спектра технологий, многие из которых работают на принципах квантовой физики и механики.
НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России
Он считает, что научиться объединять квантовые вычислительные устройства, построенные на различных платформах, в единую комплексную систему — это одна из важнейших задач десятилетия, а в долгосрочной перспективе квантовый интернет позволит в десятки и сотни миллионов раз ускорить производительность сегодняшних устройств. Так что, если все действительно будет так, то уже на рубеже следующего десятилетия нас ожидает совершенно новый опыт использования сети интернет.
Результат проекта представляет высокий научный потенциал для развития российской отрасли квантовых вычислений", — прокомментировал нововведение генеральный директор Фонда НТИ Вадим Медведев. В ходе презентации ученые удаленно запускали вычисление на компьютере ряда важных квантовых алгоритмов — в частности, поиск значения по неупорядоченной базе данных с помощью алгоритма Гровера, а также поиск n-битного числа по принципу Бернштейна-Вазирани. Следующим этапом станет запуск вариационных квантовых алгоритмов, которые могут помочь в решении прикладных задач с помощью квантовых компьютеров.
Через эту платформу предполагается обеспечивать доступ к разным квантовым компьютерам. Также квантовые алгоритмы могут быть полезны для создания новых моделей машинного обучения, которые открывают очень обширные возможности для решения многих проблем, которые стоят перед человеком. Любой заинтересованный пользователь в начале своего пути знакомства с квантовым компьютером сможет реализовать первый квантовый алгоритм по разработанным нашей командой туториалам, то есть, например, реализовать алгоритм поиска по неупорядоченной базе данных или алгоритм разложения чисел на простые множители», — рассказали эксперты. Они также отметили, что доступ будет как платным, так и бесплатным.
Сейчас кодирование любой информации, от финансовых данных до видео на YouTube происходит с помощью битов — потоков электрических или фотонных импульсов. Кутрицы — это единицы информации, способные принимать значения 0, 1 или 2. Помимо этого кутриты обладают уникальными характеристиками — они могут находиться в суперпозиции и быть одновременно единицей и нулем. В теории кутриты могут использоваться для отправки данных с помощью квантовой телепортации. Это метод отправки информации, основанный на «запутанности».
До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов. Дроны легко перемещаются, их запуск быстр и дешев, поэтому в будущем планируется создавать целые эскадрильи дронов для обеспечения глобального квантового интернета. Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов. Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли.
Квантовый интернет уже близко
| Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день? - Игорь Шнуренко | А квантовый интернет позволит обмениваться этой информацией, не преобразуя её в простые нули и единицы, в результате чего неизбежно теряется часть данных. |
| Первые стандарты квантовых технологий утвердили в России - 13.07.2023, ПРАЙМ | Когда квантовые компьютеры станут широко распространенными, им потребуется надежный квантовый интернет. |
| Квантовый интернет: уже скоро / Хабр | Смотрите прямой эфир и другие видео Первого канала без интернет-рекламы. |
ТАКЖЕ ПО ТЕМЕ
- Квантовый интернет уже близко ::Первый Севастопольский
- И квантификация всей сети!
- Фотонная связь позволит создать кремниевый квантовый интернет
- Стратегический проект «Квантовый интернет» — Университет — МИСИС
Вам также может понравиться...
- Ускоряемся в исследованиях
- Квантовая футурология
- Задачи проекта
- Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру
Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. Статья Квантовый интернет, 2023 Проведена первая телепортация квантовой энергии, Британские физики разработали прототип доступного квантового интернета, Япония начала. При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат.
Квантовая футурология
Квантовая криптография включает в себя использование законов квантовой физики для создания закрытого ключа для кодирования и декодирования сообщений — процесс. Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники. Квантовый интернет потенциально способен работать на огромной скорости, что может сделать прорыв в области передачи данных. Американские ученые создают на основе квантовой физики систему более безопасного и мощного интернета, пишет The Washington Post. Основное преимущество квантового интернета перед обычным — высокий уровень защищенности. Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли.
Квантовый интернет уже близко
Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового интернета. Смотрите видео онлайн «Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!» на канале «Искусственный Интеллект: Цифровые Фракталы и Будущие Отражения» в хорошем. Показанный узел станет основой для создания демонстрационных квантовых компьютеров и прототипирования устройств квантового интернета. Эволюция квантовых технологий: квантовый интернет. Возможности для молодых ученых в области квантовых технологий: Квантовая школа | Больше фото в банке визуального.
В России рассказали про квантовый интернет
| Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру | Квантовые компьютеры общепринято считаются будущим вычислительной техники. |
| Квантовый интернет | Благодаря подобным решениям квантовая защита информации через шаг будет доступна для ее встраивания в мобильную связь и интернет вещей. |
| Как будет развиваться квантовый интернет | Смотрите видео онлайн «Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!» на канале «Искусственный Интеллект: Цифровые Фракталы и Будущие Отражения» в хорошем. |
| Физик РАН рассказал об интернете будущего | Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров. |
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
Доступ к квантовым компьютерам будет обеспечен в режиме 24/7 через обычный браузер. Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года.
Квантовая футурология
| Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день? - Игорь Шнуренко | Последствия развития квантового интернета трудно представить и переоценить: он превосходит возможности и потенциал существующей сети буквально в миллиарды раз. |
| Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь! | 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. |
| В 2022 году Росатом представит проект «дорожной карты» по созданию квантового Интернета | В России к 2030 году планируют создать общую сеть квантовых компьютеров, на основе которых будет функционировать «квантовый интернет». |
| Квантовый интернет в каждый дом: дайджест Индустрии 4.0 № 23 | РБК Тренды | «Квантовый интернет», основанный на этой таинственной способности запутывать, может фундаментально изменить информационные технологии и общество в целом. |
| Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации - CNews | С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. |
Зачем интернету кванты
- И квантификация всей сети!
- Вам также может понравиться...
- Как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
- Китайцы успешно опробовали дроны для создания квантового интернета