Концепция квантового интернета, предполагающая реализацию наиболее передовых информационных технологий, в настоящее время находится на уровне отработки прототипов. Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта.
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
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. А также будет использоваться для прототипирования устройств квантового интернета: следующего поколения квантовых технологий, которые позволят использовать и соединять удаленные квантовые компьютеры в общую сеть. Фактически, к представленному узлу в будущем смогут подключаться другие вычислительные устройства — прообраз квантового интернета — и сенсорные системы для «квантового интернета вещей».
Российские эксперты высоко оценили результаты эксперимента западных коллег, отметив, что скоростные квантовые сети, использующие алмазы для передачи данных, могут появиться в течение ближайших десятилетий. Алмаз для хранения и передачи информации на квантовом компьютере «Алмазные» кубиты Информация в обычных компьютерах хранится и передаётся в виде набора нулей и единиц — так называемых битов. Иной способ предлагает квантовый компьютер.
В нём информация содержится и передаётся в кубитах — комбинациях битов, помноженных на комплексные числа. Это позволяет значительно расширить объём информации, которым способно оперировать устройство, подчиняющееся законам квантовой физики. Квантовые системы могут молниеносно решать практически любые поставленные перед ними задачи и передавать гигантские объёмы информации.
В течение последних нескольких лет учёные ищут эффективные способы хранения и передачи информации на большие расстояния с помощью квантовых сетей. В привычной нам сотовой связи для передачи данных применяются ретрансляторы — специальные устройства, усиливающие сигналы.
Такой интернет обеспечивает сверхбезопасную связь, поскольку фотоны, которые используются в нем в качестве носителей, могут передаваться в виде секретных кодов. Как сообщает sciencenews. В китайском эксперименте основной дрон создал две "запутанные" частицы, одну из которых отправил на базу на земле.
Один из ведущих трендов в развитии квантовых компьютеров — модульная структура с ионными ловушками устройствами для контроля ионов. Объединение реализуется по-разному для разных платформ. Поэтому возникла идея объединять вычислительные модули фотонным интерконнектором — тогда вычислительная мощность вырастет без увеличения количества элементов в одном модуле.
Нейтральные атомы в невозбужденном состоянии хранят информацию, а в возбужденном — передают ее. В системе из нескольких модулей некоторые из них могли бы хранить промежуточную информацию, необходимую для вычислений, и передавать ее потом в другой модуль. Необходимо, однако, не только распределять квантовый ключ метод передачи ключа шифрования для гарантированной защиты информации , но и передавать информацию, защищая ее с помощью квантовых технологий. Еще одно направление исследований — объединение квантовых сенсоров в сети, дабы достичь большей точности за счет распределенного механизма измерения времени, например, стандарта частоты. Каждая из этих областей нуждается в квантовом Интернете — соединении квантовых устройств квантовыми коммуникационными каналами, поэтому следующий качественный скачок из существующего состояния — это именно квантовый Интернет. Ликвидация отставания и объединение ответственных Нынешний этап развития квантовой темы с участием Росатома начался три года назад, когда Росатом защитил дорожную карту по квантовым технологиям. Затем ее разделили на три: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры. В Росатоме сегодня развиваются четыре направления, признанных в мире наиболее перспективными: кванты на сверхпроводниках, на холодных атомах, на ионах и на фотонах.
РЖД уже запустили первые квантовые сети и пилотные проекты. Главные задачи всех дорожных карт — сокращение отставания России в развитии квантовых технологий и поиск тех направлений, в которых она могла бы выйти в мировые лидеры, — решены. Как отметила директор по цифровизации Росатома Екатерина Солнцева, еще три года назад отставание России от других стран составляло приблизительно семь-десять лет, и не было направлений, где страна была бы в лидерах. Сейчас таких направлений как минимум два. Первое — квантовые алгоритмы. Как заявила Е. Солнцева, наши ученые впервые в мире разработали квантовый алгоритм для решения практической задачи в атомной отрасли. Второе направление — разработка прототипов квантовых процессоров на базе ионов.
Ученые из Физического института Академии наук разработали процессор на кукварте — кудите с четырьмя энергетическими уровнями. Юнусов отметил, что сегодня усилия по дорожным картам стоит снова объединить. Его поддержала управляющий директор по национальным проектам госкорпорации «Ростех» Анна Шарипова: «Мы намерены на этом этапе двигаться вместе, не растаскивать научные мысли по разным углам, а создавать единый стрим квантовых технологий». Росатом и Ростех обсуждают с Минцифры и Минпромторгом возможности объединения усилий для создания квантовых сенсоров; стороны договариваются об организационной форме сотрудничества. Ростех готов предоставить для работы оптическое, фотоэлектронное и оптоэлектронное оборудование, а также технологии своих предприятий для создания квантовых сенсоров. Размежевание, по словам А. Шариповой, если и произойдет, то позднее, когда появятся различные продукты и рыночные ниши. Области применения квантов: телеком и недропользование Потенциальные сферы применения квантовых технологий разнообразны.
Это медицина, спутникостроение, лидары, защищенные сети, криптография, новые материалы и прочее. У квантовых технологий — даже в самых разработанных сферах — как минимум две проблемы: они более дороги и громоздки, чем традиционные. При этом, как считает Б. Глазков, квантовые алгоритмы — это не революционная, а улучшающая технология. Способов снижения Б.
Физик РАН рассказал об интернете будущего
Сегодня делают квантовые компьютеры, проложили квантовую связь между Москвой и Санкт-Петербургом, и совсем скоро в России заработает квантовый интернет. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики, Freedom Photonics и Университета Пердью добились успехов в направлении квантового Интернета. "Росатом" сообщил, что планирует к 2030 создать "квантовый интернет" на основе квантовых компьютеров.
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
Квантовый Интернет может также использоваться для соединения различных квантовых компьютеров друг с другом, помогая увеличить их общую вычислительную мощность. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену. Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км. Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену.
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
Они использовали один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. 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.
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.
По задумке разработчиков, такая сеть увеличит производительность компьютерных устройств «в десятки и сотни миллионов раз». Как и квантовые компьютеры, квантовый интернет не вышел далеко за пределы лабораторий и испытательных стендов. Проблема у всех разработчиков общая — квантовые технологии могут работать только в защищенной среде в течение коротких промежутков времени над узкоспециализированными задачами и допускают массу ошибок. Возможно ли «квантовое превосходство»?
Между учеными ведутся споры о том, будет ли когда-нибудь достигнуто «квантовое превосходство» — станут ли квантовые компьютеры работать лучше, чем их обычные аналоги, по крайней мере, в некоторых конкретных задачах. Одна из сложно разрешимых задач — заставить кубиты поддерживать суперпозицию достаточно долго, чтобы выполнить задачу. Квантовые состояния суперпозиции чрезвычайно хрупки, и без правильной температуры и условий окружающей среды они быстро теряют свои качества и ведут себя хаотично. Чтобы нормально функционировать, кубиты должны храниться в специальных холодильниках при сверхнизких температурах, близких к точке, при которой атомы перестают двигаться. Потребность в специализированном оборудовании является ключевой причиной, по которой квантовые вычисления изучают только страны, готовые инвестировать в это большие ресурсы.
Они использовали один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. 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.
Подписка на дайджест
- Квантовый интернет уже близко ::Первый Севастопольский
- Квантовый интернет уже близко ::Первый Севастопольский
- Учёные добились прорыва в телепортации данных с помощью «квантового интернета»
- Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей - Hi-Tech
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Этот успех был достигнут исследователями из Имперского колледжа Лондона, Университета Саутгемптона и университетов Штутгарта и Вюрцбурга в Германии, а результаты опубликованы в журнале Science Advances. Соавтор исследования доктор Сара Томас Sarah Thomas с физического факультета Имперского колледжа Лондона Imperial College London сказала: "Объединение двух ключевых устройств - важный шаг вперед в создании квантовых сетей, и мы очень рады быть первой командой, которая смогла продемонстрировать это". Соавтор исследования Лукас Вагнер Lukas Wagner из Университета Штутгарта добавил: "Обеспечение возможности подключения к удаленным объектам и даже к квантовым компьютерам является важнейшей задачей для будущих квантовых сетей". В обычных телекоммуникационных сетях, таких как Интернет или телефонные линии, информация может теряться на больших расстояниях. Для борьбы с этим в этих системах используются "ретрансляторы" в обычных точках, которые считывают и повторно усиливают сигнал, гарантируя, что он дойдет до места назначения в целости и сохранности. Классические ретрансляторы, однако, не могут использоваться с квантовой информацией, поскольку любая попытка считывания и копирования информации приведет к ее уничтожению. С одной стороны, это является преимуществом, поскольку квантовые соединения нельзя "прослушать", не уничтожив информацию и не предупредив пользователей. Однако для создания квантовых сетей на большие расстояния это сложная задача, которую необходимо решить. Один из способов преодолеть эту проблему - поделиться квантовой информацией в виде запутанных частиц света или фотонов.
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.
Шифрование государственной важности Глобальная квантовая индустрия еще только формируется, сказал «Известим» Александр Повалко. Комплексные платформенные решения существуют только в Китае, поэтому новый проект является уникальным для России, добавил Александр Повалко. Учеными созданы самые долгоживущие сверхпроводниковые элементы Однако подобные проекты очень капиталоемкие, поэтому, помимо господдержки исследований, для запуска квантовой сети потребуется серьезное коммерческое финансирование, отметил Юрий Курочкин. По его мнению, в перспективе квантовые коммуникации станут технологией, обладание которой будет определять возможность цифрового суверенитета для государства. Как писали «Известия» , «Ростелеком» планирует создание сети передачи данных с квантовым шифрованием по маршруту Москва—Удомля Тверская область , между городами, в которых расположены крупнейшие дата-центры компании. Там базируются в том числе государственные информационные системы, которые требуют самой высокой степени защиты от взлома и утечек.
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. А также будет использоваться для прототипирования устройств квантового интернета: следующего поколения квантовых технологий, которые позволят использовать и соединять удаленные квантовые компьютеры в общую сеть. Фактически, к представленному узлу в будущем смогут подключаться другие вычислительные устройства — прообраз квантового интернета — и сенсорные системы для «квантового интернета вещей».
Сверхбезопасный квантовый Интернет уже близко
Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. Квантовая криптография включает в себя использование законов квантовой физики для создания закрытого ключа для кодирования и декодирования сообщений — процесс. Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. Физик Алексей Федоров считает, что ключевую роль в распространении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет. Возможность обмениваться квантовой информацией имеет решающее значение для разработки квантовых сетей для распределенных вычислений и безопасной коммуникации. 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.
Интернет будущего уже близко: физики построили сверхбезопасную квантовую сеть городского масштаба
- В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным
- Квантовый интернет: уже скоро / Хабр
- Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего — РТ на русском
- Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
В России рассказали про квантовый интернет
| Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру | Квантовые компьютеры вряд ли станут персональными в привычном смысле этого слова, объяснил он |
| Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое? | То есть столь мощный квантовый компьютер впервые стал доступен для общественности. |
В России планируют создать квантовый интернет
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.
Это позволяет передавать данные по обычным оптоволоконным кабелям. Хотя квантовая память уже была создана и до этого, новое исследование дало первое доказательство того, что устройства могут взаимодействовать на длинах волн обычных телекоммуникационных систем.
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». Поэтому спрос на эффективные, быстрые и безопасные каналы связи будет стремительно расти. Технологии «умного» города, беспилотный транспорт, «умные» производства потребуют быстрого обмена данными при максимальной защищенности от взломов и хакерских атак, отметили в РВК. Шифрование государственной важности Глобальная квантовая индустрия еще только формируется, сказал «Известим» Александр Повалко. Комплексные платформенные решения существуют только в Китае, поэтому новый проект является уникальным для России, добавил Александр Повалко.
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. Это подразумевает новый уровень эффективности, которого просто невозможно достичь с помощью интернета и компьютерных возможностей, традиционно используемых во всем мире. Одна из самых многообещающих областей, в которой квантовая механика обещает стремительный прогресс — это онлайн-безопасность и обеспечение более безопасной коммуникации.
Духова и МГТУ им. Баумана была продемонстрирована новая система — кубиты флаксониумы с высоким качеством квантовых операций. Близкие результаты были показаны компанией Alibaba. Однако можно предположить и другой сценарий, в котором в рамках развития существующих платформ мы увидим определенные пределы для масштабирования. Неизвестно, носят ли эти пределы фундаментальный характер и насколько можно продвинуться дальше, но очевидно, что нужны новые идеи. Одной из идей может стать создание сетей взаимосвязанных квантовых процессоров промежуточного масштаба. Квантовый интернет В 2016 году в журнале Scientific American была сформулирована новая концепция будущего квантового компьютера. Авторы статьи предлагали при следующем полете на самолете нам заглянуть в журнал авиакомпании. Там мы бы увидели, что авиалинии не связывают напрямую каждый город с каждым другим, потому что логистика и накладные расходы были бы крайне высокими. Вместо этого они используют центральные «аэропорты-хабы» для создания сетей непрямых соединений. 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.