Quantum Internet - ce este, cum funcționează? Avantaje. rețea cuantică

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Studii recente efectuate de oamenii de știință europeni și ruși au arătat că mișcarea informațiilor cuantice și clasice poate coexista cu succes în limitele acelorași linii de transmisie a datelor din fibră optică. Acest lucru face posibilă în viitor o tranziție treptată de la internetul obișnuit, la o rețea bazată pe paradoxurile particulelor elementare, rețeaua de Internet cuantică.

Accelerează cercetarea

O revoluție se pregătește în industria computerelor. Fizicienii de la Universitatea din Pennsylvania au spus că cipurile convenționale de siliciu își vor atinge limita în patru ani. Nu va fi posibil să le reducă în continuare, așa că computerele obișnuite nu au mult de trăit.

Vor fi înlocuite cu tehnologii fundamental noi, calculatoare cuantice. În loc de chipsuri vor fi particule elementare. Datorită acestui lucru, este posibilă reducerea drastică a dimensiunii și creșterea productivității. Până acum, aceste prototipuri nu sunt mai rapide decât un computer slab, dar este doar o chestiune de timp. La rândul său, folosind cel mai puternic potențial, va fi posibil să se rezolve mai rapidprobleme și dificultăți în implementarea unui internet cuantic fundamental nou.

Misterele internetului cuantic

Cum funcționează internetul cuantic? Ce este și care este esența lui? Diferența este că se bazează pe legile mecanicii cuantice. Acesta a fost acceptat de oamenii de știință ca un câmp fierbinte, nervos, care poate fi folosit pentru a descrie fenomene care nu sunt pe deplin înțelese. Unul dintre ele este efectul fotoelectric.

Paradoxurile fizicii cuantice în slujba omenirii

Astăzi este clar: în viitorul nostru apropiat va intra un astfel de fenomen precum Internetul cuantic. Ce ne poate aduce asta sau cum va fi? Poate că acesta va fi un alt s alt, similar cu introducerea tranzistoarelor semiconductoare în trecut.

Principiul său se bazează pe proprietatea de suprapunere și întanglement cuantic. Nu are o rotire definită, iar când măsoară una, al doilea arată contrariul. Pentru o înțelegere mai completă, aceasta înseamnă că fiecare particulă elementară care poartă informații este conectată în mod invizibil cu perechea sa „încurcată”. Mai mult, distanța dintre ele nu joacă niciun rol, informațiile sunt transmise instantaneu.

Folosind aceste legi anormale, se deschid oportunități mari în viteza și confidențialitatea transferului de date. Este imposibil să interceptați informațiile trimise în acest fel fără a fi observate: orice citire lasă urme sau distruge informațiile originale.

Viteza este mai mare decât se credea

În ceea ce privește cele mai recente date privind măsurarea vitezei de transfer de date, acestea ne uimesc imaginația. Depășește viteza luminii cu zeceo mie de ori. Dar, cel mai probabil, oamenii de știință vor descoperi în viitor că viteza de transmisie a semnalului este mult mai mare decât cea stabilită anterior, cum ar fi Internetul cuantic. Ce înseamnă? Ce ne poate oferi asta? Poate transmiterea semnalelor la distanțe anterior de neconceput în spațiu și noi descoperiri.

Noi tehnologii în fotoni

În tehnologia de conversie a fotonilor într-un purtător de informații, oamenii de știință ruși au descoperit folosirea cristalelor cultivate artificial, și anume a diamantelor.

Se pare că atunci când lumina trece prin cristale, capătă proprietatea unui lichid și începe să formeze picături, vârtejuri, valuri. Poate fi direcționat prin orice canale. În general, se comportă ca un lichid. Includerea acestuia se poate răspândi cu o viteză foarte mică sau chiar se poate opri.

Acest lucru este foarte interesant pe de o parte și foarte important, deoarece vă permite să manipulați lumina și să faceți orice, inclusiv obținerea unui astfel de fenomen precum o rețea de internet cuantică. Acest lucru îi permite să fie utilizat ca agent de transfer de informații. Acum, purtătorul său principal este o sarcină electrică. Dar este un obiect imperfect. Prin urmare, orice mișcare sau accelerare a unei sarcini electrice duce la pierderi de energie care intră în mediu și încălzesc procesorul și elementele microcircuitului.

Internetul în sine costă omenirea mai mult de 5% din energia pe care o produce. Prin urmare, înlocuirea unui electron cu fotoni ar duce în mod ideal la o reducere a pierderii unei cantități colosale de energie. În consecință, costul internetului în sineva cădea.

Internet cuantic în Rusia

Lucrările în Rusia pe internetul cuantic sunt unice. În ciuda finanțării reduse și a tot felul de obstacole, oamenii de știință au efectuat suficiente experimente și au obținut o poziție de lider în acest domeniu.

Ca urmare, am reușit să creăm o instituție unică, de nivel în alt. Combină grupuri experimentale și teoretice, precum și cercetare aplicată. Acest institut este finanțat parțial de Gazprombank, parțial de stat sub diferite forme. În orice caz, acesta este exemplul pe care știința rusă ar trebui să-l urmeze fără a se opri la nimic.

Cucerirea de noi teritorii

În stadiul actual de dezvoltare a internetului cuantic, numai tehnologiile de protecție a datelor care utilizează criptografia cuantică pot fi denumite. Astfel de rețele de astăzi sunt conexiuni punct-la-punct destul de simple. Oamenii de știință își propun să creeze soluții de colaborare care combină diferite canale și metode de criptare.

Dacă urmăriți implementarea ideii, rezultatele cercetătorilor ruși vor fi mai semnificative. Un exemplu este detectorul cu emițător cu un singur foton dezvoltat la Institutul Kurchatov.

Pentru existența unei astfel de descoperiri precum Internetul cuantic, oamenii de știință trebuie să rezolve dificultățile combinării echipamentelor speciale pentru transmisia datelor cuantice și rețelele de telecomunicații existente în prezent.

Principalele probleme constă în soluția de comutare și amplificare a semnalului. Dacă trimiteți informații bazate pe cuantice printr-o fibră optică standard, atunci aceasta nu va trece prin regenerator. Prin urmare, o soluție este să transformați semnalul într-unul electric și apoi să reveniți la poziția inițială.

Astăzi limita este de trei sute de kilometri. Aceasta este distanța la care este necesară regenerarea semnalului optic. Avem nevoie și de un prototip de comutare cuantică. Numărul total de sarcini problematice poate fi rezolvată numai în zece ani. Cu toate acestea, în cercurile științifice se discută despre posibilitatea de a „șaua” internetul cuantic. Ce poate aduce și cum poate ajuta? Astăzi nu există un răspuns fără echivoc, dar soluția la problema introducerii și aducerii unor astfel de tehnologii cetățeanului obișnuit îi va îmbunătăți cu siguranță calitatea vieții și siguranța.

Vine o nouă eră

China a stabilit astăzi un proiect ambițios pentru a realiza transmisii de rețea cuantică pe 1200 de kilometri prin satelit.

În acest moment, a fost atinsă o distanță maximă de o sută de kilometri. Oamenii de știință au dezvoltat cum să protejeze semnalul de efectele condițiilor meteorologice. Cu toate acestea, această senzație este mai probabil legată nu de teleportarea, care crește în fiecare an, ci de criptografia cuantică, cu alte cuvinte, un nou sistem de criptare a datelor.

Un cod cuantic nu poate fi piratat, mai precis, atunci când este piratat, informațiile dispar. În era războiului cibernetic, aceasta înseamnă invulnerabilitate. Criptografia cuantică a fost folosită de multă vreme de cei care caută garanțiiSecuritate. Cum, de exemplu, în urmă cu câțiva ani, băncile elvețiene au început să facă schimb de date despre clienții lor printr-o rețea cuantică. Astăzi sunt limitate la o distanță de câteva zeci de kilometri. Centrul cuantic din Rusia se pregătește să introducă același sistem, precum și să stăpânească transmiterea unui semnal cuantic printr-un satelit spațial.

Introducere și implementare

Între timp, prima rețea de internet cuantică a fost lansată la Sankt Petersburg, între două clădiri universitare din Rusia.

Informația este transmisă folosind legile fizicii cuantice. Cele mai inteligente corporații și guverne investesc acum în acest domeniu. Viitoarea tehnologie de transfer de informații este implementată pe baza celei existente. Cablu de fibră optică, computer familiar, dar un nou router și generator de fotoni.

Existența noului Internet începe cu un laser, unde se află sursa fotonilor unici. Au o proprietate bună de a transmite informații într-un mod sigur. Un singur foton nu poate fi divizat. Cheia este formată în așa fel încât citirea să nu fie posibilă. Pentru a transforma un foton într-un purtător de informații, sistemul își schimbă starea, faza de oscilație a undei de impuls. Astăzi, nivelul de dezvoltare a tehnologiei cuantice este comparabil cu ceea ce arătau comunicațiile mobile în urmă cu treizeci de ani, vor mai trece încă cinci până la zece ani, iar quanta de fotoni va putea să ne ofere un Internet securizat pentru informații.

Internet cuantic în Kazan

O rețea de internet cuantică a fost lansată în Tatarstan, site-ul său experimental este situat în Kazan. Acest programeste o realizare importantă în dezvoltarea comunicațiilor cuantice în Rusia. Potrivit oamenilor de știință, ea este absolut imună la atacurile hackerilor.

Astăzi, protecția rețelei noastre de internet se bazează pe criptarea algoritmilor matematici, dar chiar și cel mai complex cod poate fi spart. Cu cât abilitățile de calcul ale hackerilor sunt mai puternice, cu atât este mai ușor și mai rapid să calculezi algoritmul de criptare.

Tehnologia descrisă în articol va deveni o nouă structură de securitate a rețelei. Internetul cuantic din Kazan va fi combinat în patru noduri la o distanță de 30-40 de kilometri unul de celăl alt. Costul alegerii între două puncte este de aproximativ o sută de mii de dolari. În secțiunea experimentală, rețeaua a arătat o viteză cuantică a internetului de 117 kb/s cu o distanță de doi kilometri și jumătate. Acest rezultat este cu un ordin de mărime mai mare decât în studiile europene. În rețea, rata de pierdere de transmisie a biților cuantici în canalul optic a fost de douăzeci dB. Aceasta este echivalentă cu o linie lungă de o sută de kilometri.

Este de remarcat faptul că acest proiect implică linia de operare a rețelei de telecomunicații a infrastructurii Tattelecom.

Rețeaua va conecta orașele

În 2017, este planificată demararea unui proiect pentru introducerea unei noi tehnologii. Internetul cuantic din Tatarstan va permite conectarea birourilor din diferite orașe. Aceasta este una dintre sarcinile principale stabilite de Centrul Cuantic Kazan KNITU-KAI și de liderul său. Privind succesele lor, cineva crede fără îndoială că acesta va fi cazul.