С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров.
Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!
Квантовые повторители[ править править код ] Диаграмма квантовой телепортации Передаче данных на дальние расстояния препятствуют эффекты потери сигнала и декогерентность , присущая большинству транспортных сред, таких как оптоволокно. При классической передаче данных используются усилители, чтобы улучшить сигнал во время передачи, однако в квантовых сетях, согласно теореме о запрете клонирования, усилители использовать нельзя. Альтернативой усилителям в квантовых сетях является квантовая телепортация , передающая квантовую информацию кубиты получателю. Это позволяет избежать проблем, связанных с отправкой одиночных фотонов по длинной линии передачи с высокими потерями. Однако для осуществления квантовой телепортации необходима пара запутанных кубитов , по одному на каждом конце линии передачи. Квантовые повторители позволяют создать запутанность в удалённых узлах без физической отправки запутанного кубита на всё расстояние. В этом случае квантовая сеть состоит из множества коротких каналов связи , длинной десятки или сотни километров.
Но этот процесс позволяет хакерам «взломать» и перехватить сообщение. У квантовых сообщений нет этой проблемы.
Квантовые сети используют частицы легких фотонов для отправки сообщений, которые не подвержены кибератакам. По словам Рэя Ньюэлла, исследователя из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, вместо того, чтобы шифровать сообщение с использованием математической сложности, мы будем полагаться на особые правила квантовой физики. С квантовой информацией, «вы не можете скопировать или разделить ее, и вы даже не можете посмотреть на нее, не изменив ее». Фактически, просто попытка перехватить сообщение уничтожает сообщение, как отмечает журнал Wired. Это позволило бы сделать все намного более безопасным, чем доступно сегодня. Он и его коллеги написали статью о возможности космического квантового интернета, в котором спутники будут непрерывно транслировать запутанные фотоны на поверхность Земли, как описано в статье « Обзор технологий ». Затем, посредством последовательности операций, отправитель может отправить любую квантовую информацию получателю хотя это не может быть сделано быстрее, чем со скоростью света. Эта совокупность общего запутывания между парами людей во всем мире, по сути, составляет квантовый Интернет.
Он добавил, что квантового интернета пока не существует, так как для его работы требуется специальное «железо» и технологии передачи данных, а также новые телекоммуникации, алгоритмы квантового софта и архитектуры квантовых вычислительных устройств. Если говорить о перспективах, то в ближайшее время можно будет увидеть пределы для масштабирования. Правда, пока неясно, носят ли они фундаментальный характер и насколько можно будет продвинуться, однако новые идеи точно нужны, заключил физик. Ранее LIVE24 сообщало , что порядка 3,4 млрд человек на планете не могут пользоваться интернетом.
Информацию по ней распределяли между восемью пользователями. Данный метод позволил значительно сократить количество используемых каналов связи. Любопытно, что пользователей может соединять всего один канал, но каждый из них при этом может передать информацию каждому. Метод, предложенный учеными, основан на простой двучастичной запутанности между частотными модами сигнала.
Такой подход позволяет квадратично сократить количество используемых каналов связи, что очень важно для масштабируемости квантовой коммуникации. Более того, в то время как пользователей соединяет всего один канал, каждый может передать секретную информацию каждому, то есть топология логической связи, несмотря на простую физическую имплементацию, — это полный граф [2]. Япония начала работу над созданием глобальной квантовой криптосети Япония начала работу над глобальным сервисом квантового распределения ключей. В рамках проекта до 2024 года планируется построить сеть, включающую более 100 квантовых криптографических устройств и 10000 пользователей по всему миру. Об этом стало известно 29 июля 2020 года. Также будут разработаны четыре технологии: Технология квантовой связи Quantum Communications Link Technology , реализующая высокоскоростное, магистральное, высокодоступное соединение в квантовых криптографических сетях связи ; Технология доверенных узлов Trusted Node Technology , обеспечивающая надежность и защиту от взлома систем управления криптографическими ключами, а также повышающая конфиденциальность, целостность и доступность квантовых криптографических коммуникаций; Технология квантового реле Quantum Relay Technology , расширяющая расстояния и защищающая реле криптографических ключей на земле; Технология построения и эксплуатации глобальных сетей, управляющая и контролирующая глобальные и крупномасштабные квантовые криптографические сети связи. Квантовое шифрование видит ключи зашифрованными в квантовом состоянии частицы, зачастую запутанного фотона. Поскольку в квантовой механике измерение квантового состояния приводит к его изменению, можно узнать, пытался ли кто-то увидеть квантовый ключ.
Это позволит выявлять скомпрометированные ключи и принимать соответствующие меры. 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].
Задачи проекта
- Путин протестировал видеосвязь по квантовой сети — 13.07.2023 — В России на РЕН ТВ
- Новости дня
- Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации - CNews
- В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным
Парадоксы квантовой физики на службе у человечества
- Интернет будущего уже близко: физики построили сверхбезопасную квантовую сеть городского масштаба
- Интернет будущего уже близко: физики построили сверхбезопасную квантовую сеть городского масштаба
- Квантовый интернет уже близко ::Первый Севастопольский
- Публикации
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Составляющие Т-центра два атома углерода и атом водорода показаны оранжевым цветом, а спин электрона с оптической адресацией — бледно-голубым. Ученые из Simon Fraser University совершили решающий прорыв в развитии квантовых технологий. 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.
В НТИ узнали, сколько товаров становятся просрочкой в российских магазинах 1 июля 2023, 10:44 Утвержденные стандарты касаются общих положений, терминов и определений. Разработка велась в рамках широкой рыночной кооперации консорциумом, в котором лидерская роль была отведена РЖД, техническому комитету 194 "Кибер-физические системы" ТК 194 , а также центру компетенций НТИ по технологиям беспроводной связи и интернета вещей на базе "Сколтеха". Таким образом, можно говорить о том, что сформированы единые требования к оборудованию, что, в свою очередь, обеспечит конкурентоспособность и качество продукции, а также повысит экономическую эффективность внедрения технологии", — процитировали в НТИ слова замгендиректора РЖД Анатолия Храмцова.
Незначительное, на первый взгляд, повышение на порядки упростит создание холодильных установок и их обслуживание, заявляют разработчики. Как создать растянутый алмаз? Достаточно просто. На горячее стекло наносится тончайшая алмазная плёнка. После остывания стекло и алмаз сжимаются, но степень сжатия стекла меньше и оно будет создавать в алмазной плёнке усилие на молекулярное растяжение. Это усилие очень небольшое, но его оказывается достаточно, чтобы структура проявляла улучшенные квантовые свойства.
Работа опубликована в Nature Physics. Любой компьютер, даже квантовый, в настоящее время не сможет реализовать весь свой потенциал, если он работает в одиночку. Объединение квантовых компьютеров в сети, информация внутри которых передается в виде световых пучков, может дать возможность для создания квантового интернета. 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.
В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет
Ученые уже доказывали возможность пересылать большое количество информации в квантовой форме, но используя квантовые биты, также известные как кубиты. Исследователи из Китайского научно-технического университета и Венского университета в Австрии смогли превзойти предыдущие достижения коллег и отправили данные с помощью квантовых тритов — кутритов. Что такое кутриты? 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.
Фото: Даже на начальном этапе разработки Запад надеется, что «квантовый интернет существенно повлияет на науку, промышленность и национальную безопасность». 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.
Объединение квантовых компьютеров в сети, информация внутри которых передается в виде световых пучков, может дать возможность для создания квантового интернета. 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.
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.
Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален
Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. Появление квантового Интернета решит проблему «полярных» функций компьютера будущего. Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. Квантовые компьютеры вряд ли станут персональными в привычном смысле этого слова, объяснил он При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат.
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой. Квантовый Интернет будет основываться на существующем классическом Интернете и максимально использовать его. Это квантовый телевизор, квантовый компьютер, квантовая криптография, а теперь еще и квантовый передатчик информации. То есть столь мощный квантовый компьютер впервые стал доступен для общественности. Учёные стали на шаг ближе к квантовому интернету.
Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
На нынешнем этапе развития квантового интернета можно назвать только технологии защиты данных с помощью квантовой криптографии. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Благодаря подобным решениям квантовая защита информации через шаг будет доступна для ее встраивания в мобильную связь и интернет вещей. Квантовый интернет – это гипотетическая сеть будущего, позволяющая обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики.
Содержание
- До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
- Физик РАН рассказал об интернете будущего
- Первые стандарты квантовых технологий утвердили в России - 13.07.2023, ПРАЙМ
- Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
Дэвид Авшалом, профессор Притцкерской школы молекулярной инженерии Чикагского университета и старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории, назвал интернет-проект опорой программы квантовых исследований в стране. Это рождение новой технологии. Это становится глобальной конкуренцией. Каждая крупная страна на земле запустила квантовую программу … потому что становится все яснее и яснее, что это окажет большое влияние на нас всех. Главный конкурент Соединенных Штатов, Китай, вкладывает значительные средства в квантовые технологии, область, которая может трансформировать обработку информации и предоставить большие преимущества в области экономики и национальной безопасности странам, которые в ней преуспели. Как именно будет финансироваться работа, неясно. Министерство энергетики не обнародовало данные о финансировании проекта в четверг.
Однако классические ретрансляторы непригодны для квантовых данных, поскольку любая попытка их считывания или копирования разрушит их. Следовательно, для передачи данных на большие расстояния квантовая информация должна сохраняться и извлекаться по всей сети, что требует наличия устройства квантовой памяти. Один из подходов к передаче квантовой информации заключается в использовании запутанных фотонов. Суть в том, что измерение состояния одного запутанного фотона мгновенно определяет состояние другого, независимо от того, насколько далеко они друг от друга находятся. Благодаря этой связи, изучая один фотон, мы получаем информацию о другом, что позволяет передавать квантовые данные. Однако для передачи запутанных фотонов на большие расстояния требуются два устройства: одно для их создания, а второе для хранения и извлечения в сети передачи данных. Ученые уже пытались создать такие устройства, однако сталкивались с двумя основными проблемами: генерация запутанных фотонов по требованию и разработка совместимой квантовой памяти для их хранения. Основная сложность заключалась в том, что устройства для создания и хранения фотонов работали на разных длинах волн. Из-за этого их взаимодействие было затруднено.
Отправить сигналы сквозь 20000 километров воздуха и пространства без каких-либо помех или потерь данных — непростая задача. Но результаты эксперимента обнадеживают: такая глобальная сеть действительно может функционировать. Распределение квантового ключа или метод QKD, который упоминает Валлоне, относится к данным, зашифрованным с использованием мощности квантовой механики: благодаря деликатному характеру технологии, любые помехи быстро обнаруживаются, что делает невозможным перехват сообщений QKD. Фактически, взлом сообщения квантовой механики может привести к его самоуничтожению. В теории все хорошо, но держать эти безопасные каналы открытыми на больших расстояниях оказалось непросто.
Квантовые сети имеют потенциал революционизировать многие области, такие как финансы, криптография и научные исследования. Но до апреля 2024 г. Решением стало создание системы, где информация сохраняется и восстанавливается в квантовой памяти , а затем передается с использованием обычных оптических волокон. Временная фильтрация излучения квантовых точек КТ была требованием в этой текущей демонстрации из-за времени жизни памяти, ограниченного допплеровским уровнем в 1 нс. Одним из способов преодоления этого ограничения является генерация более коротких по времени фотонов КТ посредством оптимизированных микроструктур КТ для дальнейшего усиления излучения по методу генерации излучения Смита-Парселла», - сказала доктор из Имперского колледжа в Лондоне Сара Томас Sarah Thomas. Первая успешная передача квантовой информации По информации из материала на Science Advances , эта система базируется на КТ, которая создает фотоны , они затем сохраняются в квантовой памяти на облаке атомов рубидия. Эта память может активироваться и деактивироваться с помощью лазера , позволяя управлять хранением и извлечением фотонов по требованию. Один из ключевых достижений заключается в совпадении длины волны фотонов с длиной волны, используемой в телекоммуникационных сетях, что делает возможным их передачу через стандартные волоконно-оптические кабели. На 17 апреля 2024 г. Доктор Патрик Ледингем Patrick Ledingham из Университета Саутгемптон рассказал о том, что этот шаг является важным подтверждением концепции и успех в его реализации был достигнут благодаря сбору экспертов с необходимым специализированным оборудованием и их совместной работе над синхронизацией устройств. Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета. В этом новом поколении сетей безопасность и скорость передачи данных достигнут невиданных ранее высот.
В России уточнили сроки запуска квантового интернета
| Австралийцы создали прототип «квантового интернета» | GeekTOP - Новости из мира IT | Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. |
| Telegram: Contact @rian_ru | Последствия развития квантового интернета трудно представить и переоценить: он превосходит возможности и потенциал существующей сети буквально в миллиарды раз. |
| В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным | Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового интернета. |
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
Группа физиков из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева впервые показала, как может быть организован онлайн-доступ к отечественному ионному. Новости всколыхнули интернет, так как пользователи заговорили о том, что это может означать отключение России от глобальной интернет-инфраструктуры извне. Надежные источники одиночных фотонов считаются одним из важнейших компонентов квантовых вычислительных устройств и систем квантовой защищенной связи.
Как будет развиваться квантовый интернет
| Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру | На ее основе планируется создание «квантового интернета». |
| В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным | Российский квантовый центр (РКЦ) и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK. |
| Что такое квантовый интернет и в чем преимущества квантовых сетей? | Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. |
| Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет | Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов. |
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Проект квантового компьютера с удаленным доступом был запущен три года назад. В 2021 году учёные представили первый четырёхкубитовый прототип, а через год мощность отечественного квантового ПК была увеличена до пяти кубитов. Параллельно с созданием компьютера велась разработка прикладного программного обеспечения для работы с квантовыми вычислениями.
В «Росатоме» назвали разработки, связанные с объединением квантовых компьютеров в сеть, одними из основных задач современности. Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств. Замминистра цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Максим Паршин подчеркнул, что государство инвестирует в создание отечественного квантового компьютера значительные ресурсы, поскольку понимает, что квантовые устройства обеспечат технологическое лидерство во многих ключевых областях. Квантовый интернет представляет собой сеть, соединяющую квантовые компьютеры или другие устройства и позволяющая им обмениваться информацией в среде, работающей на основе правил квантовой механики.
В основе такой системы не лежит бинарная логика, как у традиционных компьютеров — минимальная единица информации может хранить больше двух состояний. Квантовые компьютеры пока маломощны и неточны, но они могут дать начало совершенно новым принципам вычислений "Разработанный программно-аппаратный комплекс уникален для России — это единственный процессор с настроенным облачным интерфейсом, который способен оперировать кудитным регистром. Результат проекта представляет высокий научный потенциал для развития российской отрасли квантовых вычислений", — прокомментировал нововведение генеральный директор Фонда НТИ Вадим Медведев.
На его основе инженеры разработали высококачественный квантово-запутанный источник света с частотой повторения 500 МГц. Исследователи разработали сверхчувствительные фотонные сенсоры для реализации квантовой телепортации и фиксации точности результатов. Они использовали высокопроизводительные однофотонные детекторы из сверхпроводящих нанопроволок, которые обладают нужной эффективностью и отличаются практически полным отсутствием шума.
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.
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
| Австралийцы создали прототип «квантового интернета» | Показанный узел станет основой для создания демонстрационных квантовых компьютеров и прототипирования устройств квантового интернета. |
| Первые стандарты квантовых технологий утвердили в России - 13.07.2023, ПРАЙМ | Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. |
| Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей - Hi-Tech | Квантовый интернет способен обеспечить высочайший уровень защиты передаваемых данных. |
| Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели! | Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в. |
| В России планируют создать квантовый интернет | Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. |