На ее основе планируется создание «квантового интернета». Предлагаемый квантовый интернет будет основан на квантовых вычислениях – типе вычислений, основанных на главных принципах квантовой теории. 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. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Исследователям удалось запустить ключевые квантовые алгоритмы, в режиме реального времени, подключившись с классического ПК.
В России рассказали про квантовый интернет
Снижение лагов в онлайн-играх в их число пока не входит, но кто знает? Самая грандиозная перспектива квантовой связи — соединение квантовых компьютеров в один квантовый суперкомпьютер. Последствия этого непредсказуемы, но и произойдет это не завтра. Квантовые трудности Разумеется, где перспективы, там и трудности. Основная проблема практического создания квантовых сетей — современные линии связи для них подходят очень ограниченно. Например, оптические кабели не полностью прозрачны. Чтобы преодолеть это ограничение, сигнал классических сетей проходит через цепочку усилителей. Однако для квантового сигнала это не подходит. Для кубита каждый усилитель является «наблюдателем», который изменяет состояние кубита и разрушает суперпозицию: этакий Шредингер, который стоит у конвейера, по которому едут коробки с котами из известного парадокса, и открывает каждую из них. Это одновременно и преимущество квантовой связи, которое делает ее «неподслушиваемой», и ее недостаток, ограничивающий дальность передачи длиной неразрывного проводника. Это может быть преодолено «доверенными узлами» — они как бы «перепаковывают котиков в новые коробки», восстанавливая суперпозицию кубитов.
Минус — они получают доступ к шифрованной информации. Второй способ — устройство, называемое «квантовым ретранслятором» или «повторителем» , который соединяет два кубита, чтобы объединить их это называется «обмен связями». Его создание требует так называемой «квантовой памяти» ввода и вывода, которая может «захватывать» передающийся кубит и «удерживать» его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения. Помимо технических проблем у квантового интернета есть и юридическая — законы почти всех развитых стран запрещают создание криптостойкого шифрования без бэкдоров. У каждого алгоритма, системы и так далее должен быть предусмотрен доступ для спецслужб — чтобы им не могли воспользоваться злодеи.
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.
Джоши и его коллеги использовали другой протокол QKD, который включает в себя совместное использование запутанных частиц между любыми двумя узлами, что позволило разработать новый тип сети, которая преодолевает многие из вышеописанных проблем. Квантовая запутанность говорит нам, что если вы измерите определенное свойство одной запутанной частицы, то сможете узнать это же свойство ее частицы-партнера, даже если она удалена от вас на большое расстояние. Простейший бытовой пример: надевая носок на левую ногу вы автоматически назначаете второй носок правым. Городской мультиплекс Вместо построения сети, в которой каждый из восьми узлов физически связан со всеми другими узлами, исследователи создали сеть с центральным источником, который отправляет запутанные фотоны к восьми узлам, названным Алиса, Боб, Хлоя, Дэйв, Фен, Гопи, Хайди и Иван. Каждый узел соединяется с источником через один оптоволоконный канал, то есть для 8 абонентов в общей сложности мы получаем восемь каналов — намного меньше, чем 28, которые потребовались бы для традиционного QKD без доверенных узлов. Таким образом, даже несмотря на то, что узлы физически напрямую не связаны, протокол, разработанный исследователями, устанавливает виртуальную связь между каждой парой из них с помощью магии квантовой запутанности, благодаря которой каждая пара узлов может создать свой закрытый ключ. Центральный источник имеет так называемый нелинейный кристалл, который испускает пары фотонов, запутанных в своей поляризации. Говоря простым языком, эти фотоны имеют длину волны в 1550 нанометров, плюс-минус несколько десятков нанометров.
Этот разброс позволяет создать 16 каналов, пронумерованных от 1 до 8 с одной стороны и от -1 до -8 с другой так как по закону сохранения энергии если у нас есть фотон с длиной волны 1560 нм, то у него должен быть запутанный партнер с длиной волны 1540 нм, что и дает нам «положительные» и «отрицательные» каналы. Затем эти каналы объединяются или мультиплексируются в одном оптическом волокне и отправляются каждому узлу. При этом каждый узел может работать со своей комбинацией каналов. Например, Алиса получила каналы 2, 6, 7 и 8; Дэйв получил -6, -4, -3 и 1; Гопи получил -8, 5, 4 и -2. Распределение каналов создается таким образом, чтобы каждые два узла имели хотя бы один общий канал с запутанными фотонами.
Они разработали устройство, которое одновременно создает и хранит запутанные фотоны, а также выпускает их по запросу. Все это происходит на одной длине волны, которая также совместима с существующей оптоволоконной инфраструктурой. За счет этого внедрить такую связь в будущем будет проще. Подпишитесь , чтобы быть в курсе. Благодаря сверхвысокой скорости квантовые вычисления позиционируются как решение мировых проблем в разработке новых лекарств, понимании свойств материалов и оптимизации финансовых рисков. Квантовые компьютеры, созданные сегодня, уже намного опережают своих двоичных аналогов и постоянно совершенствуются за счет добавления большего количества квантовых битов в пакеты обработки и исправления ошибок. Но эти достижения не будут значить ничего, если ученые не смогут надежно передавать квантовые данные по сети. При этом квантовые данные склонны к потерям при передаче на большие расстояния из-за своей природы. Вот почему ученые ищут способы разделить сеть на более мелкие сегменты и соединить их, чтобы они имели одно и то же квантовое состояние.
Квантовая защита: как работает сеть связи, которую невозможно прослушать
| Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален | Futurist - будущее уже здесь | Но самое главное: создатели машины также подключили её к интернету. То есть столь мощный квантовый компьютер впервые стал доступен для общественности. |
| Квантовая футурология | Основное отличие квантового Интернета от обычного в том, что он лучше защищен от взлома данных. |
Как будет развиваться квантовый интернет
Квантовый Интернет может также использоваться для соединения различных квантовых компьютеров друг с другом, помогая увеличить их общую вычислительную мощность. Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств. Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. Статья Квантовый интернет, 2023 Проведена первая телепортация квантовой энергии, Британские физики разработали прототип доступного квантового интернета, Япония начала. В отличие от обычного, такой интернет использует квантовые сигналы вместо радиоволн — на «Футуристе».
Новые технологии
- Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
- Рекомендации
- В 2022 году Росатом представит проект «дорожной карты» по созданию квантового Интернета
- ТАКЖЕ ПО ТЕМЕ
- Путин протестировал видеосвязь по квантовой сети — 13.07.2023 — В России на РЕН ТВ
Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации
Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети. Технологии будущего: квантовая связь и квантовый интернет слушать онлайн на Яндекс Музыке. Российский квантовый центр (РКЦ) и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK.
НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России
Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета. Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов. В России к 2030 году планируют создать общую сеть квантовых компьютеров, на основе которых будет функционировать «квантовый интернет». Технологии будущего: квантовая связь и квантовый интернет слушать онлайн на Яндекс Музыке. В данном разделе вы найдете много статей и новостей по теме «квантовый Интернет». Все статьи перед публикацией проверяются, а новости публикуются только на основе статей из.
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
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 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.
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. Есть только прототипы, собранные буквально вручную. То есть это то будущее, которое уже можно потрогать. Квантовый телефон, квантовый шифровальщик и квантовый же генератор случайных чисел — будущее, которое уже используется и даже продается. Картина дня.
Минус — они получают доступ к шифрованной информации. Второй способ — устройство, называемое «квантовым ретранслятором» или «повторителем» , который соединяет два кубита, чтобы объединить их это называется «обмен связями». Его создание требует так называемой «квантовой памяти» ввода и вывода, которая может «захватывать» передающийся кубит и «удерживать» его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения.
Помимо технических проблем у квантового интернета есть и юридическая — законы почти всех развитых стран запрещают создание криптостойкого шифрования без бэкдоров. У каждого алгоритма, системы и так далее должен быть предусмотрен доступ для спецслужб — чтобы им не могли воспользоваться злодеи. Квантовое шифрование исключает такую возможность на уровне физики, и это парадокс не хуже кота Шредингера.
Как он будет разрешен — пока непонятно. Квантовые перспективы У квантовых сетей есть преимущество перед квантовыми компьютерами. Их можно создавать шаг за шагом, добавляя квантовые функции к обычным сетям.
В ближайшем будущем квантовый интернет будет не отдельной сетевой структурой, а дополнительным функционалом поверх существующего. Пользователи будут большую часть времени работать с обычной сетью с обычного компьютера, а подключаться к квантовой только для конкретных задач например, финансовых операций. В настоящее время многие производители разрабатывают чипы, которые могут позволить классическому компьютеру подключаться к квантовой сети.
Основная проблема — дефицит подходящей инфраструктуры, в том числе современных оптоволоконных кабелей. По оценке ученых, это задержит распространение квантового интернета примерно на десятилетие, а подключение пользователей в крупных городах займет еще пять-десять лет. Тем не менее, на сегодня имеются вполне значительные практические наработки в области квантовых сетей.
Китай добился прогресса в области применения квантового распределения ключей QKD на расстоянии 745 миль — лучший на сегодняшний день результат.
Сайт недели: Lo-Fi Player
- Главное сегодня
- Комментарии
- Ученый рассказал об интернете будущего
- Другие новости
- Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
НТИ: первые стандарты квантовых коммуникаций и интернета вещей утвердили в России
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. С помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, лекарств, новейших материалов — например, для авиастроения.
В декабре в рамках реализации мероприятий «дорожной карты» «Квантовые вычисления» ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Лебедева РАН представили прототип квантового компьютера на ионах. Исследователям удалось разработать систему из 4 кубитов, не наращивая число ионов, а применив оригинальную технологию масштабирования квантовых процессоров с использованием многоуровневых носителей информации — кудитов. Для справки: Госкорпорация «Росатом» — глобальный технологический многопрофильный холдинг, объединяющий активы в энергетике, машиностроении, строительстве.
Российский квантовый компьютер работает на основе ионов кальция-40. Каждая пара кудитов логических элементов обеспечивает вычислительную мощность, эквивалентную 20 кубитам. В основе такой системы не лежит бинарная логика, как у традиционных компьютеров — минимальная единица информации может хранить больше двух состояний.
Ожидаемые результаты Создание сетей квантовых компьютеров, систем охлаждения и специальных каналов связи, малогабаритных квантовых процессоров, объединенных фотонными интерфейсами, распределенных квантовых симуляторов как устройств для моделирования квантовых свойств материалов. Создание экспериментальных методов и теоретических основ для построения связей между сверхпроводниковыми квантовыми процессорами с использованием квантовых свойств микроволновых фотонов для демонстрации квантовой связи через локальные микроволновые сети, представляющие собой сверхпроводящие кабели и волноводы. Создание интерфейса квантово-когерентной трансформации радиоволн в «оптику» и оптических сигналов в радиоволны, усовершенствованной системы квантовой криптографии.
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
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. Однако для запутанных квантовых систем важно сохранять и ретранслировать квантовую информацию, не разрушая базовые состояния. Квантовая электродинамика полости — один из возможных методов решения данной задачи.
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. Развитие инфраструктуры Качественное улучшение экспериментальной научно-исследовательской инфраструктуры в широкой кооперации с ведущими научными центрами и индустриальными партнерами.
Поэтому основная проблема — масштабировать квантовые вычисления, не потеряв качество контроля над кубитами. Один из вариантов — объединить квантовые процессоры промежуточного масштаба в сеть. При такой конфигурации процессор будет состоять из нескольких "квантовых хабов", связанных квантовыми коммуникациями, основанными на передаче квантовых состояний. Дело в том, что при соединении в сеть мощности классических компьютеров складываются, а квантовых — перемножаются. Это дает колоссальный ресурс для решения вычислительных задач.
Его создание требует так называемой «квантовой памяти» ввода и вывода, которая может «захватывать» передающийся кубит и «удерживать» его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения. Помимо технических проблем у квантового интернета есть и юридическая — законы почти всех развитых стран запрещают создание криптостойкого шифрования без бэкдоров. У каждого алгоритма, системы и так далее должен быть предусмотрен доступ для спецслужб — чтобы им не могли воспользоваться злодеи. Квантовое шифрование исключает такую возможность на уровне физики, и это парадокс не хуже кота Шредингера. Как он будет разрешен — пока непонятно. Квантовые перспективы У квантовых сетей есть преимущество перед квантовыми компьютерами. Их можно создавать шаг за шагом, добавляя квантовые функции к обычным сетям. В ближайшем будущем квантовый интернет будет не отдельной сетевой структурой, а дополнительным функционалом поверх существующего. Пользователи будут большую часть времени работать с обычной сетью с обычного компьютера, а подключаться к квантовой только для конкретных задач например, финансовых операций. В настоящее время многие производители разрабатывают чипы, которые могут позволить классическому компьютеру подключаться к квантовой сети. Основная проблема — дефицит подходящей инфраструктуры, в том числе современных оптоволоконных кабелей. По оценке ученых, это задержит распространение квантового интернета примерно на десятилетие, а подключение пользователей в крупных городах займет еще пять-десять лет. Тем не менее, на сегодня имеются вполне значительные практические наработки в области квантовых сетей. Китай добился прогресса в области применения квантового распределения ключей QKD на расстоянии 745 миль — лучший на сегодняшний день результат. В России начала работу первая линия квантовой связи. Она имеет протяженность 700 км, что делает ее самой крупной в Европе.
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
Набор интегрированных фотонных устройств, используемых для выполнения первого полностью оптического односпинового измерения в кремнии. В центре каждой «микрошайбы» визуализируется одно люминесцентное вращение. Спиралевидная стрелка указывает на фотонную связь от одного из этих спиновых кубитов. Кроме того, Т-центры имеют то преимущество, что излучают свет на той же длине волны, что и современные волоконно-оптические коммуникации и телекоммуникационное сетевое оборудование. Разработка квантовых технологий с использованием кремния открывает возможности для быстрого масштабирования квантовых вычислений.
Отказ от прямого подключения позволяет им расширять и управлять гораздо большей сетью пунктов назначения. Так что представления о квантовом процессоре как о едином локальном устройстве при их масштабировании могут быть пересмотрены. Технология квантового интернета, то есть возможности соединять квантовые устройства в сети с использованием квантовых коммуникаций передачи квантовых состояний , позволит увеличить мощность квантовых процессоров не только за счет увеличения количества кубитов в каждом отдельном процессоре, но и за счет связи нескольких процессоров между собой. Таким образом квантовый процессор будет состоять из нескольких «квантовых хабов», соединенных квантовыми коммуникациями. Важно отметить, что при соединении классических компьютеров в сеть их мощности складываются. А при соединении квантовых компьютеров в квантовую сеть их мощности перемножаются.
Это дает колоссальный ресурс для решения вычислительных задач. В 2021 году было проведено несколько экспериментальных демонстраций базовых принципов квантового интернета, в том числе для модульных сверхпроводниковых квантовых устройств. Дальнейший прогресс в этой области стратегически важен для квантовых технологий, а потому комплекс проектов в этой области вошел в Программу развития Университета МИСИС на 2021—2030 гг. Оба ключевых для квантового интернета направления успешно развиваются вузом в лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы», которая разрабатывает квантовые устройства на основе сверхпроводниковых кубитов, а также в Центре НТИ «Квантовые коммуникации», создающем технологии для квантовой передачи данных с целью защиты информации. Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. Управление квантовыми системами Помимо «железа» сети квантовых коммуникаций и технология квантового интернета требуют создания новых алгоритмов, протоколов и методов управления. Наработанный опыт классических телекоммуникаций не всегда может быть напрямую использован в квантовых сетях, а потому требуются глубокие исследования. В области «квантового софта» задачи состоят в том, чтобы разработать протоколы квантовых коммуникаций для связи квантовых компьютеров и новой архитектуры квантовых вычислительных устройств, а также изучить динамику сложных квантовых систем и передачу информации в них. В рамках программы развития в Университете МИСИС также развивается и это направление: уже показаны новые протоколы генерации запутанных состояний и разрабатываются квантовые алгоритмы для решения прототипов прикладных задач, например, из области химии и оптимизации. Что дальше?
Квантовые технологии, по оценкам экспертов, могут изменить наш мир еще более значительно, чем его изменили традиционные персональные компьютеры и интернет. В ближайшие десятилетия прогнозируется промышленное применение квантовых компьютеров для ускорения практических задач, например, оптимизации, моделирования и машинного обучения.
Азия Оглядываясь на США, Япония пересматривает свою национальную стратегию в области квантовых технологий. 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.
В перспективе на базе уже разработанных ключевых центров можно будет создать аналогичные региональные, внутригородские и даже локальные сети, через которые все желающие могут получить доступ в квантовый интернет, добавили в компании. Новые технологии Квантовые коммуникации — одно из наиболее перспективных направлений для обеспечения информационной безопасности, сказал «Известиям» руководитель научной группы Российского квантового центра, профессор МФТИ Алексей Федоров.
С их помощью можно гарантировать конфиденциальное распределение криптографических ключей между удаленными пользователями, при этом стойкость гарантируется фундаментальными законами физики. Для обмена ключами шифрования в технологии используются одиночные фотоны кванты , состояние которых безвозвратно меняется, как только кто-то попытается их «прочитать», рассказали в «Ростелекоме». Именно поэтому любая попытка перехвата будет тут же обнаружена и предотвращена.
Помимо гарантии безопасности, квантовый интернет способен передавать данные на высокой скорости и обрабатывать большие объемы информации, добавили в пресс-службе госкорпорации «Ростех».