квантовые компьютеры новости. Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. Возможность реализации квантового интернета уже неоднократно была доказана на практике. Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену. «Квантовый интернет», основанный на этой таинственной способности запутывать, может фундаментально изменить информационные технологии и общество в целом.
Квантовый интернет уже близко
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. Запутанные фотоны обладают такими свойствами, что вы не можете понять одно без другого. Чтобы передавать запутанность на большие расстояния по квантовой сети, вам нужны два устройства: одно для создания запутанных фотонов, а другое для их хранения и последующего извлечения.
Существует несколько устройств, используемых для создания квантовой информации в виде запутанных фотонов и для ее хранения, но как генерация этих фотонов по запросу, так и наличие совместимой квантовой памяти для их хранения долгое время ускользали от внимания исследователей. Фотоны имеют определенные длины волн которые в видимом свете создают разные цвета , но устройства для их создания и хранения часто настроены на работу с разными длинами волн, что предотвращает их взаимодействие.
Здесь фотонные квантовые состояния могут быть переданы как в атомарные квантовые состояния имеющие квантовый выход [3] с разделёнными зарядами, хранящиеся в отдельных атомах в оптических полостях, так и из них. В дополнение к созданию удалённой запутанности между удалёнными атомами, это позволяет осуществлять передачу квантовых состояний между отдельными атомами, используя оптоволокно. 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.
Однако выход есть — нужно объединить квантовые процессоры промежуточного масштаба в единую сеть. Речь идет о квантовом интернете, который позволит увеличить мощность. Такая сеть предоставит огромный ресурс для решения многих вычислительных задач, пояснил физик. 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.
Отдельное внимание было уделено вопросам квантового распределения ключей, поскольку это наиболее исследованный и проработанный на мировом и национальном уровне раздел тематики квантовых коммуникаций. Стандарты содержат основные понятия и принципы по передаче информации по квантовым каналам и подходы к построению квантовых коммуникационных сетей. Стандарты по квантовому интернету вещей развивают тему — в них содержатся терминология и принципы, позволяющие объединять различные квантовые технологии, например квантовые датчики, квантовые вычисления и квантовые коммуникации, в единые информационно-вычислительные квантовые сети.
Ученый рассказал об интернете будущего
Министерство энергетики США в ходе пресс-конференции, прошедшей 23 июля, сообщило о разработке «практически невзламываемого квантового интернета». Физик Алексей Федоров подчеркнул значимость квантового интернета в популяризации квантовых технологий. А квантовый интернет позволит обмениваться этой информацией, не преобразуя её в простые нули и единицы, в результате чего неизбежно теряется часть данных. Доступ к квантовым компьютерам будет обеспечен в режиме 24/7 через обычный браузер. В России к 2030 году планируют создать общую сеть квантовых компьютеров, на основе которых будет функционировать «квантовый интернет».
Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет
Исследователи считают , что это один из самых важных шагов на пути к созданию сверхбезопасного Интернета, который невозможно взломать бесследно. 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.
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. Они также отметили, что доступ будет как платным, так и бесплатным. Все будет зависеть от конкретного запроса пользователя, от необходимых мощностей для решения задач, а также от необходимости консультирования по решению задач с помощью квантовых алгоритмов.
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. Ведущий китайский квантовый физик Пан Цзяньвэй подсчитал , что потребуется «от четырех до пяти лет напряженной работы», чтобы исправить квантовые ошибки для двух квантовых компьютеров, разработанных его командой, прежде чем они смогут заняться решением важных научных вопросов, имеющих практическую ценность.
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.
Квантовый интернет в каждый дом: дайджест Индустрии 4.0 № 23
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]. Старт разработки квантового интернета в США В конце июля 2020 года Министерство энергетики США представило стратегию разработки национального квантового интернета , который невозможно будет взломать. Власти сотрудничают с университетами и отраслевыми исследователями и обещают создать решение в течение десяти лет. Подробнее здесь. РВК предоставила 300 млн рублей на разработку платформы для квантового интернета в России В конце апреля 2020 года стало известно о том, что РВК предоставила Университету ИТМО грант в размере 300 млн рублей на разработку платформы для квантового интернета.
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. Они также отметили, что доступ будет как платным, так и бесплатным. Все будет зависеть от конкретного запроса пользователя, от необходимых мощностей для решения задач, а также от необходимости консультирования по решению задач с помощью квантовых алгоритмов.
Полностью рабочий прототип Минэнерго США обещает представить в течение следующих десяти лет. 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.
Шаг к квантовому интернету: квантовую информацию передали по обычному оптоволокну 17. Возможность обмениваться квантовой информацией имеет решающее значение для разработки квантовых сетей. Квантовые компьютеры могут превзойти аналоговые в тысячи раз. Квантовые вычисления будут полезны для решения многих важных задач: например, оптимизация финансовых рисков, расшифровка данных, проектирование молекул и изучение свойств материалов. Однако у них есть слабые места: квантовая информация может быть потеряна при передаче на большие расстояния. Один из способов преодолеть это — разделить сеть на более мелкие сегменты и связать их все общим квантовым состоянием. То есть нужно средство для хранения квантовой информации и ее повторного извлечения — устройство квантовой памяти.
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств. Открытие квантовой памяти при комнатной температуре приблизило человечество к интернету нового поколения. "Росатом" сообщил, что планирует к 2030 создать "квантовый интернет" на основе квантовых компьютеров. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену. Эволюция квантовых технологий: квантовый интернет. Возможности для молодых ученых в области квантовых технологий: Квантовая школа | Больше фото в банке визуального. Российские учёные впервые получили удалённый доступ к мощностям отечественного квантового компьютера, разработка которого началась в 2020 году при поддержке Фонда НТИ.
Квантовая защита: как работает сеть связи, которую невозможно прослушать
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.
Такого рода интернет уже работает в Китае в виде квантовых сетей с оптоволоконными кабелями. Также планируется передавать "запутанные" фотоны с помощью квантового спутника.
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. Фото: unsplash.
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. Однако, чтобы создать квантовые ретрансляторы, учёным было необходимо подобрать главный «компонент», который бы хранил и передавал кубиты. Ранее исследователи предложили использовать для переноса информации, хранящейся в кубитах, фотоны.
Но быстро выяснилось, что эти движущиеся со скоростью света частицы крайне проблематично уловить и удержать. В новом эксперименте американские учёные из Принстонского университета США показали, что алмазы могут стать главной составляющей квантовых ретрансляторов. По квантовым законам Изучив кристаллическую решётку алмаза, американские специалисты пришли к выводу, что именно в твердотельном материале кубиты можно перенести с фотонов на более «послушные» электроны.
Физик РАН рассказал об интернете будущего
Ученые из австралии научились составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети и получили подобие квантового интернета. Но самое главное: создатели машины также подключили её к интернету. То есть столь мощный квантовый компьютер впервые стал доступен для общественности. Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети. Основное преимущество квантового интернета перед обычным — высокий уровень защищенности.
Квантовые компьютеры и квантовый интернет изменят нашу жизнь!
Мечта коллектива — создать квантовый процессор, который решает задачи быстрее, чем суперкомпьютер, и пригодится широкому кругу людей. Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену. Это квантовый телевизор, квантовый компьютер, квантовая криптография, а теперь еще и квантовый передатчик информации. Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной.
До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
Дроны легко перемещаются, их запуск быстр и дешев, поэтому в будущем планируется создавать целые эскадрильи дронов для обеспечения глобального квантового интернета. Такого рода интернет уже работает в Китае в виде квантовых сетей с оптоволоконными кабелями. Также планируется передавать "запутанные" фотоны с помощью квантового спутника.
Распределение каналов создается таким образом, чтобы каждые два узла имели хотя бы один общий канал с запутанными фотонами. В приведенной выше схеме Алиса и Дэйв совместно используют каналы 6 и -6; Алиса и Гопи используют каналы 2 и -2, а также 8 и -8; Дэйв и Гопи делят -4 и 4. А дальше все просто. Например, централизованный источник посылает запутанные фотоны по каналу 2 и -2.
Поймать их могут, очевидно, только Алиса и Гопи, после чего они могут проводить измерения, разрушая тем самым квантовую запутанность и на основе этого создавая свой квантовый ключ, который, при этом, не будет известен центральному источнику и никакому из других узлов. Безопасное масштабирование Добавить новый узел в такую сеть просто: подключите его к центральному источнику, которому нужно только изменить свою схему разделения и мультиплексирования каналов. При ни один из существующих узлов не должен беспокоиться. Поэтому такая сеть хорошо масштабируется линейно, работая схожим образом с современным подключением к интернету: не нужно менять домовой коммутатор для подключения еще одного абонента, просто достаточно протянуть к нему провод. И, что не менее важно, в такой системе ни одному из узлов не нужно быть доверенным, любая пара абонентов может установить безопасное соединение для создания квантового ключа, который можно использовать для кодирования и декодирования сообщений. Будущие крупномасштабные квантовые сети должны будут решить по меньшей мере две основные проблемы такого подхода: одна из них заключается в том, что они должны соединять между собой сколь угодно большое число пользователей.
Во-вторых, такие сети должны охватывать огромные внутриконтинентальные и межконтинентальные расстояния, то есть потребуется использование либо квантовых ретрансляторов для расширения диапазона, на котором можно распределять квантовые состояния, либо спутников для передачи кубитов или запутанных частиц в узлы на Земле. Схема реальной квантовой сети, созданной в Бристоле. Рональд Хансон из Делфтского технологического университета в Нидерландах, который не участвовал в новой работе, признает, что она расширяет QKD, чтобы «охватить гораздо больше пользователей в ограниченном диапазоне QKD без ретрансляторов».
Потенциальные потребители — банки, сотовые операторы и крупные компании Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км. Он упомянул об этом на совещании премьер-министра Михаила Мишустина с вице-премьерами.
По словам Чернышенко, уже создан пилотный участок магистральной квантовой сети Москва — Санкт-Петербург и сегмент Москва — Нижний Новгород, общая протяжённость квантовой сети в России сейчас составляет 1147 км.
Исследователи из Имперского колледжа Лондона впервые создали систему, которая соединяет эти два ключевых компонента и использует обычное оптоволокно для передачи квантовых данных. Результаты опубликованы в Science Advances. В обычных телекоммуникациях, таких как Интернет или телефонные линии, информация тоже может быть потеряна на больших расстояниях. Чтобы бороться с этим, используют ретрансляторы, которые считывают и повторно усиливают сигнал. Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. С одной стороны, это преимущество, поскольку ее невозможно «перехватить», не уничтожив и не предупредив пользователей. Однако для создания квантовых сетей на больших расстояниях это проблема.
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
Квантовый интернет — это технология передачи данных, использующая квантовую запутанность, благодаря которой информация может быть передана мгновенно и абсолютно. Новости всколыхнули интернет, так как пользователи заговорили о том, что это может означать отключение России от глобальной интернет-инфраструктуры извне. Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета.