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.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
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. Сеть МГУ уже состоит из 20 телефонных аппаратов, а протяженность квантового канала свыше 30 километров.
Их исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает наблюдения за более чем 150 000 кремниевых фотонно-спиновых кубитов с «Т-центром», что является важной вехой, открывающей немедленные возможности для создания масштабируемых квантовых компьютеров и квантового интернета, который их соединит. Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, намного превышающей возможности современных суперкомпьютеров, что может способствовать прогрессу во многих областях, включая химию, материаловедение, медицину и кибербезопасность. Чтобы воплотить это в жизнь, необходимо производить как стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, так и технологию связи, позволяющую этим кубитам связываться друг с другом в масштабе. Прошлые исследования показали, что кремний может производить одни из самых стабильных и долгоживущих кубитов в отрасли. Теперь новое исследование предоставляет доказательство того, что Т-центры, особый люминесцентный дефект в кремнии, могут обеспечивать «фотонную связь» между кубитами.
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.
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». Квантовый компьютер способен генерировать кубит из-за очень малых или охлаждённых почти до абсолютного нуля частиц. Считается, что квантовые компьютеры могут ускорить разработку лекарств, повысить эффективность искусственного интеллекта и улучшить шифрование. Поскольку между узлами нет проводящего материала, квантовый интернет даёт надежную передачу даже в сетевых соединениях с большими потерями, при этом без потери реальных данных. Это работает благодаря квантовому свойству «запутанности».
Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
Основное отличие квантового Интернета от обычного в том, что он лучше защищен от взлома данных. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета. Возможность реализации квантового интернета уже неоднократно была доказана на практике. Эти запутанные квантовые состояния очень хрупки, когда принимают форму микроволновых фотонов, из-за чего процесс передачи информации существенно усложняется. Квантовый интернет — это технология передачи данных, использующая квантовую запутанность, благодаря которой информация может быть передана мгновенно и абсолютно.
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Стойкость к взлому доказана. Устойчивость технологии к взлому основана на фундаментальном принципе квантовой физики о невозможности измерить фотон, не изменив при этом его состояние. Это лишь один из парадоксов квантовой механики. Работа с этим — фундаментальная наука настоящего для практики в будущем. Главная цель ученых — квантовые компьютеры. В теории такие машины смогут решать благодаря парадоксам квантового мира задачи, с которыми не справятся сколь угодно большие суперкомпьютеры нынешней механики. По сути, пока действительно рабочего и применимого на практике квантового компьютера нет.
В России уточнили сроки запуска квантового интернета И рассказали про одну из важнейших задач десятилетия Представители Госкорпорации «Росатом» сообщили, что главной задачей с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создания на ее базе квантового интернета. 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.
Выступая перед журналистами, Пол Даббар, заместитель министра энергетики США по науке, сказал, что федеральное правительство инвестирует от 500 до 700 миллионов долларов в год в квантовые информационные технологии, предполагая, что часть этих денег пойдёт на финансирование Нового Интернета. В интервью Даббар сказал, что в будущем, возможно, будут объявлены дополнительные источники финансирования проекта. Панагиотис Спентзурис, глава отдела квантовой науки в Национальной лаборатории ускорителей Fermi в Чикаго, заявил в интервью, что для выполнения проекта, опубликованного в четверг, потребуется больше ресурсов и более четкая структура проекта. В 38-страничном документе изложены исследовательские приоритеты и основные этапы, к которым следует стремиться, но в нем не указаны подробные задачи для конкретных сторон. Сети обещают быть более безопасными — некоторые даже говорят, что их невозможно взломать из-за природы фотонов и других квантовых битов, известных как кубиты. 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.
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.
Сверхбезопасный квантовый Интернет уже близко
Инженеры применили томографию квантового состояния и метод состояния «приманки» для расчета точности телепортации. 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:.
Какие задачи можно будет решать и сколько это будет стоить? 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.
Это означает свободный поток данных без проводящего материала, вроде оптоволоконного кабеля. 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.
В интервью Даббар сказал, что в будущем, возможно, будут объявлены дополнительные источники финансирования проекта. Панагиотис Спентзурис, глава отдела квантовой науки в Национальной лаборатории ускорителей Fermi в Чикаго, заявил в интервью, что для выполнения проекта, опубликованного в четверг, потребуется больше ресурсов и более четкая структура проекта. В 38-страничном документе изложены исследовательские приоритеты и основные этапы, к которым следует стремиться, но в нем не указаны подробные задачи для конкретных сторон. Сети обещают быть более безопасными — некоторые даже говорят, что их невозможно взломать из-за природы фотонов и других квантовых битов, известных как кубиты.
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.
Китайцы успешно опробовали дроны для создания квантового интернета
Основное отличие квантового Интернета от обычного в том, что он лучше защищен от взлома данных. На VII ежегодной конференции ЦИПР в рамках сессии «Квантовый интернет — следующий шаг в развитии. На нынешнем этапе развития квантового интернета можно назвать только технологии защиты данных с помощью квантовой криптографии. На ее основе планируется создание «квантового интернета». "Росатом" сообщил, что планирует к 2030 создать "квантовый интернет" на основе квантовых компьютеров. Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. Американские учёные из Принстонского университета приблизились к созданию скоростного квантового интернета.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
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. Все будет зависеть от конкретного запроса пользователя, от необходимых мощностей для решения задач, а также от необходимости консультирования по решению задач с помощью квантовых алгоритмов. Сейчас на мировом рынке цена доступа сильно варьируется в зависимости от типа используемого оборудования.
Это метод отправки информации, основанный на «запутанности». Частицы данных, называемые «запутанными», могут влиять друг на друга, даже, если на находятся на разных континентах. Отправитель данных измеряет взаимодействие своего кубита с другим кубитом, в котором находится необходимая информация.
По результатам проверки принимающий кубит распознает, что за тип данных был ему отправлен. Основное отличие квантового Интернета от обычного в том, что он лучше защищен от взлома данных.
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. Также будет возобновлена и расширена программа мегагрантов для исследователей. На выставке атомщики показали главе правительства Михаилу Мишустину систему предиктивной аналитики «АтомМайнд» на основе технологий ИИ. Она осуществляет контроль технологического процесса, оповещает о нарушениях и фиксирует метрики соблюдения технологической дисциплины, чтобы прогнозировать качество изделий и проблемы с оборудованием до того, как они повлияют на ход производства.
Она автоматизирует и диспетчеризирует инженерные системы, настраивает энергоэффективные режимы работы оборудования на промышленных объектах, в офисных зданиях и жилых домах. Используя возможности этой платформы, можно быстро и с минимальными затратами построить автоматизированную систему управления технологическими процессами любой сложности.
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. Европа В ЕС лидером в области квантовых вычислений считается Голландия.
Правительство Нидерландов вкладывает значительные средства в этот сектор — в 2021 году оно выделило 615 млн евро. Цель Голландии — в сотрудничестве с другими членами Евросоюза обеспечить надежную и безопасную связь и укрепить европейский суверенитет в области новых квантовых технологий.