Квантов интернет - какво е това, как работи? Предимства. квантова мрежа

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Последните проучвания, проведени от европейски и руски учени, показват, че движението на квантовата и класическата информация може успешно да съществува съвместно в границите на едни и същи оптични линии за предаване на данни. Това прави възможно в бъдеще постепенно преход от обичайния интернет към мрежа, базирана на парадоксите на елементарните частици, квантовата интернет мрежа.

Ускорете изследванията

В компютърната индустрия назрява революция. Физици от Университета на Пенсилвания заявиха, че конвенционалните силициеви чипове ще достигнат своя лимит след четири години. Няма да е възможно да ги намалите допълнително, така че обикновените компютри нямат дълго да живеят.

Те ще бъдат заменени от фундаментално нови технологии, квантови компютри. Вместо чипове ще има елементарни частици. Благодарение на това е възможно драстично да се намали размерът и да се увеличи производителността. Засега тези прототипи не са по-бързи от слаб компютър, но е само въпрос на време. От своя страна, използвайки най-мощния потенциал, ще бъде възможно да се реши по-бързопроблеми и трудности при внедряването на фундаментално нов, квантов интернет.

Мистерии на квантовия интернет

Как работи квантовият интернет? Какво е това и каква е неговата същност? Разликата е, че се основава на законите на квантовата механика. Той е възприет от учените като горещо, остро поле, което може да се използва за описване на явления, които не са напълно разбрани. Един от тях е фотоелектричният ефект.

Парадоксите на квантовата физика в служба на човечеството

Днес е ясно: в близкото ни бъдеще ще навлезе такъв феномен като квантовия интернет. Какво може да ни донесе това или как ще бъде? Може би това ще бъде още един скок, подобен на въвеждането на полупроводникови транзистори в миналото.

Неговият принцип се основава на свойството на суперпозиция и квантово заплитане. Той няма определено завъртане, а при измерване на едно второто показва обратното. За по-пълно разбиране това означава, че всяка елементарна частица, носеща информация, е невидимо свързана със своята „заплетена“двойка. Освен това разстоянието между тях не играе никаква роля, информацията се предава мигновено.

Използвайки тези аномални закони, се откриват страхотни възможности в скоростта и поверителността на трансфера на данни. Невъзможно е да се прихване информация, изпратена по този начин, без да бъде забелязана: всяко четене оставя следи или унищожава оригиналната информация.

Скоростта е по-бърза от мисленето

Що се отнася до последните данни за измерване на скоростта на трансфер на данни, те удивляват въображението ни. Превишава скоростта на светлината с десетхиляди пъти. Но най-вероятно учените в бъдеще ще открият, че скоростта на предаване на сигнала е много по-висока от определената по-рано, такъв е квантовият интернет. Какво означава? Какво може да ни даде това? Може би предаването на сигнали до немислими по-рано разстояния в космоса и нови открития.

Нови технологии във фотоните

В технологията за превръщане на фотоните в информационен носител руски учени са открили използването на изкуствено отгледани кристали, а именно диаманти.

Оказва се, че когато светлината преминава през кристали, тя придобива свойството на течност и започва да образува капки, вихри, вълни. Може да се насочва по всякакви канали. Като цяло се държи като течност. Включително може да се разпространява с много бавна скорост или дори да спре.

Това е много интересно от една страна и много важно, защото ви позволява да манипулирате светлината и да правите всичко, включително да получите такъв феномен като квантовата интернет мрежа. Това позволява да се използва като агент за трансфер на информация. Сега основният му носител е електрически заряд. Но това е несъвършен обект. Следователно всяко движение или ускоряване на електрически заряд води до загуби на енергия, които отиват в околната среда и загряват процесора и елементите на микросхемата.

Самият интернет струва на човечеството повече от 5% от енергията, която произвежда. Следователно, замяната на електрон с фотони в идеалния случай би довела до намаляване на загубата на колосално количество енергия. Съответно цената на самия интернетще падне.

Квантов интернет в Русия

Работите в Русия в квантовия интернет са уникални. Въпреки ниското финансиране и всякакви пречки, учените са провели достатъчно експерименти и са постигнали водеща позиция в тази област.

В резултат на това успяхме да създадем уникална институция на високо ниво. Той съчетава експериментални и теоретични групи, както и приложни изследвания. Този институт се финансира отчасти от Газпромбанк, отчасти от държавата под различни форми. Във всеки случай това е примерът, който руската наука трябва да следва, без да се спира пред нищо.

Завоюване на нови територии

На настоящия етап от развитието на квантовия интернет могат да бъдат наречени само технологии за защита на данни, използващи квантова криптография. Такива мрежи днес са доста прости връзки от точка до точка. Учените се стремят да създадат съвместни решения, които комбинират различни канали и методи за криптиране.

Ако следвате реализацията на идеята, резултатите на руските изследователи ще бъдат по-значими. Един пример е детекторът с еднофотонен емитер, който се разработва в Курчатовския институт.

За съществуването на такова откритие като квантовия интернет, учените трябва да решат трудностите при комбинирането на специално оборудване за предаване на квантови данни и телекомуникационни мрежи, съществуващи днес.

Основните проблеми са в решението на превключването и усилването на сигнала. Ако изпратите базирана на квант информация по стандартно оптично влакно, тогава тя няма да премине през регенератора. Следователно, едно решение е да превърнете сигнала в електрически и след това да се върнете в първоначалното му положение.

Днес ограничението е триста километра. Това е разстоянието, на което е необходимо да се регенерира оптичният сигнал. Нуждаем се и от прототип на квантовия превключвател. Общият брой проблемни задачи може да бъде решен само в рамките на десет години. Въпреки това в научните среди те спорят за възможността за „оседлаване“на квантовия интернет. Какво може да донесе и как може да помогне? Днес няма еднозначен отговор, но решението на въпроса за въвеждането и предоставянето на подобни технологии на обикновения гражданин определено ще подобри качеството му на живот и безопасност.

Нова ера идва

Китай постави амбициозен проект днес да направи 1200 километра квантово мрежово предаване чрез сателит.

В момента е достигнато максимално разстояние от сто километра. Учените са разработили как да защитят сигнала от въздействието на метеорологичните условия. Това усещане обаче е по-вероятно свързано не с телепортацията, която се увеличава всяка година, а с квантовата криптография, с други думи, нова система за криптиране на данни.

Квантовият код не може да бъде хакнат, по-точно, когато е хакнат, информацията изчезва. В ерата на кибервойната това означава неуязвимост. Квантовата криптография отдавна се използва от тези, които търсят гаранциисигурност. Как например преди няколко години швейцарските банки започнаха да обменят данни за своите клиенти чрез квантова мрежа. Днес те са ограничени до разстояние от няколко десетки километра. Руският квантов център се готви да въведе същата система, както и да овладее предаването на квантов сигнал чрез космически спътник.

Въведение и изпълнение

Междувременно, първата квантова интернет мрежа беше пусната в Санкт Петербург между две университетски сгради в Русия.

Информацията се предава по законите на квантовата физика. Най-умните корпорации и правителства сега инвестират в тази област. Бъдещата технология за трансфер на информация се реализира на базата на съществуващата. Оптичен кабел, познат компютър, но нов рутер и фотонен генератор.

Съществуването на новия Интернет започва с лазер, където се намира източникът на единични фотони. Те имат добро свойство за предаване на информация по сигурен начин. Един фотон не може да бъде разделен. Ключът е оформен по такъв начин, че четенето не е възможно. За да превърне фотона в информационен носител, системата променя състоянието си, фазата на трептене на импулсната вълна. Днес нивото на развитие на квантовата технология е сравнимо с това как изглеждаха мобилните комуникации преди тридесет години, ще минат още пет до десет години и фотонните кванти ще могат да ни предоставят сигурна информация в Интернет.

Квантов интернет в Казан

В Татарстан стартира квантова интернет мрежа, нейният експериментален сайт се намира в Казан. Тази програмае важно постижение в развитието на квантовите комуникации в Русия. Според учените тя е абсолютно имунизирана срещу хакерски атаки.

Днес защитата на нашата интернет мрежа се основава на криптиране на математически алгоритми, но дори и най-сложният код може да бъде разбит. Колкото по-мощни са изчислителните способности на хакерите, толкова по-лесно и по-бързо е да се изчисли алгоритъма за криптиране.

Технологията, описана в статията, ще се превърне в нова структура за мрежова сигурност. Квантовият интернет в Казан ще бъде комбиниран в четири възела на разстояние 30-40 километра един от друг. Цената на бране между две точки е около сто хиляди долара. В експерименталната секция мрежата показа квантова скорост на интернет от 117 kb/s с разстояние от два километра и половина. Този резултат е с порядък по-висок, отколкото в европейските опити. В мрежата скоростта на загуба на предаване на квантовите битове в оптичния канал беше двадесет dB. Това е еквивалентно на стотина километра дълга линия.

Заслужава да се отбележи, че този проект включва оперативната линия на телекомуникационната мрежа на инфраструктурата на Tattelecom.

Мрежата ще свързва градове

През 2017 г. се планира да започне проект за въвеждане на нова технология. Quantum Internet в Татарстан ще позволи свързване на офиси в различни градове. Това е една от основните задачи, поставени от Казанския квантов център KNITU-KAI и неговия ръководител. Гледайки успехите им, човек без съмнение вярва, че това ще бъде така.