Kvantni internet - kako je to, kako to radi? Prednosti. Kvantna mreža

Nedavne studije koje su provele europski i ruski znanstvenici pokazali su da kretanje kvantnih i klasičnih informacija može uspješno koegzistirati unutar istih svjetlovodnih prijenosnih vodova. To u budućnosti pruža priliku za postupni prijelaz s uobičajenog Interneta, na mrežu koja se temelji na paradoksima elementarnih čestica, kvantnoj internetskoj mreži.

Ubrzati u istraživanju

Računalna industrija pušta državni udar. Fizičari sa Sveučilišta u Pennsylvaniji izjavili su da će u četiri godine uobičajeni silicijski čipovi dosegnuti svoje granice. Smanjiti ih dalje neće biti moguće, tako da obična računala moraju živjeti ne dugo.

Oni će biti zamijenjeni temeljnim novim tehnologijama, kvantnim računalima. Umjesto čipova bit će elementarne čestice. Zbog toga je moguće oštro smanjiti veličinu i povećati produktivnost. Za sada ovih prototipova raditi brže nego slabo računalo, ali to je samo pitanje vremena. S druge strane, koristeći najsnažniji potencijal, brže će se riješiti problemi i poteškoće prilikom uvođenja temeljno novog, kvantnog interneta.

Otajstva kvantnog interneta

Kako funkcionira kvantni internet? Što je to i što je njezina bit? Razlika je u tome što se temelji na zakonima kvantne mehanike. Znanstvenici to percipiraju kao vruće, oštro područje, koje se može koristiti za opisivanje pojava koje nisu potpuno razumljive. Jedan od njih je fotoelektrični efekt.

Paradokse kvantne fizike u službi čovječanstva

Danas je jasno: u našoj bliskoj budućnosti ulazi takav fenomen kao kvantni internet. Što nam to može donijeti ili kako će to biti? Možda će to biti još jedan skok, slično uvođenju poluvodičkih tranzistora u prošlosti.

Njezino se načelo temelji na imovini superpozicije i kvantni zaplet. On nema određenu spin, a kad mjerite jedan, drugi pokazuje suprotno. Radi potpunijeg razumijevanja, to znači da je svaka osnovna informacija o prijenosu čestica nevidljivo povezana s njegovim "zamršenim" parom. A udaljenost između njih ne igra nikakvu ulogu, informacije se prenose odmah.

Korištenjem tih anomalnih zakona, velike su mogućnosti brzine i privatnosti prijenosa podataka. Za presresti informacije poslane na ovaj način, preostalo nezapaženo, nemoguće je: bilo kakvo čitanje ostavlja tragove ili uništava početne informacije.

Brzina je brža nego što mislimo

Što se tiče najnovijih podataka o mjerenju brzine prijenosa podataka, oni su nevjerojatni za našu maštu. Ona premašuje brzina svjetlosti u deset tisuća puta. No, najvjerojatnije će znanstvenici u budućnosti otkriti da je brzina prijenosa signala znatno veća od prethodno definiranih, kao što je kvantni internet. Što to znači? Što možemo dati? Možda prijenos signala na dosad nezamislive udaljenosti u prostoru i novih otkrića.

Nove tehnologije u fotonima

U tehnologiji pretvaranja fotona u nositelj informacija, ruski znanstvenici pronašli su uporabu umjetno uzgojenih kristala, odnosno dijamanata. Ispada da kad svjetlost prođe kroz kristale, ona stječe svojstvo tekućine i počinje stvarati kapljice, vrtoglavice, valove. Može ga poslati bilo kojim kanalima. Općenito se ponaša kao tekućina. Konkretno, može se širiti vrlo sporo, pa čak i zaustaviti.

Vrlo je zanimljivo s jedne strane i vrlo je važno jer vam omogućuje manipulaciju svjetlom i sve, uključujući, da biste dobili takav fenomen kao kvantna internetska mreža. To omogućuje da se koristi kao agent za prijenos podataka. Sada je glavni nosač električni naboj. Ali to je nesavršen objekt. Stoga, svaki pokret ili ubrzavanje električnog naboja dovodi do gubitaka energije koji ulaze u okoliš i zagrijavaju procesore i elemente čipa.

Sama Internet već vrijedi više od 5% energije koju proizvodi. Stoga zamjena jednog elektrona s fotonima u idealnoj varijanti dovest će do smanjenja gubitka kolosalnih količina energije. U skladu s time, trošak Interneta će se smanjiti.

Kvantni internet u Rusiji

Rad u Rusiji na kvantnom internetu jedinstven je. Unatoč malim sredstvima financiranja i svim vrstama prepreka, znanstvenici su proveli dovoljno eksperimenata i ostvarili gotovo na vodećem položaju na ovom području. Kao rezultat toga, bilo je moguće stvoriti jedinstvenu, visoku razinu institucije. Kombinira eksperimentalne i teorijske grupe, kao i primijenjena istraživanja. Tu instituciju djelomično financira Gazprombank, a dijelom i država u različitim oblicima. U svakom slučaju, to je primjer koji ruska znanost treba slijediti, bez zaustavljanja na bilo što.

Osvajanje novih područja

U trenutnoj fazi razvoja kvantnog interneta, uz pomoć kvantne kriptografije mogu se nazvati samo tehnologije zaštite podataka. Takve mreže danas su prilično jednostavne veze od točke do točke. Znanstvenici nastoje stvoriti zajednička rješenja na temelju kojih se kombiniraju različiti kanali i metode šifriranja.

Ako pratite provedbu ideje, rezultati ruskih istraživača bit će značajniji. Jedan primjer je detektor jednog odašiljača s jednim fotonom koji je razvijen na Institutu Kurchatov.

Za postojanje takvog otvaranja kao kvantne internetske mreže znanstvenici trebaju riješiti teškoće kombinacije posebne opreme za prijenos kvantnih podataka i postojećih telekomunikacijskih mreža.

Glavni problemi leže u odluci za prebacivanje i pojačavanje signala. Ako podatke šaljete na osnovi kvantne vrijednosti, u skladu s standardnim vlaknima, neće proći kroz regenerator. Stoga je jedno rješenje pretvoriti signal u električni signal i vratiti se u prvobitni položaj.

Danas je granica tri stotine kilometara. Ovo je udaljenost na kojoj je potrebno regenerirati optički signal. Također je potreban prototip kvantne sklopke. Ukupna količina problematičnih problema može se riješiti samo u roku od deset godina. Ipak, znanstvenici kažu o mogućnostima "saddling" kvantnog interneta. Što to može donijeti i kako pomoći? Danas ne postoji jednoznačan odgovor, ali rješavanje pitanja uvođenja i dovođenja takvih tehnologija običnom građaninu definitivno će poboljšati njegovu kvalitetu života i sigurnosti.

Novo doba dolazi

Kina je danas postavila ambiciozni projekt, kako bi se prijenos na kvantnoj mreži za 1200 kilometara korištenjem satelita. Trenutno je dostignuta udaljenost od maksimalno 100 kilometara. Znanstvenici su razvili kako zaštititi signal od utjecaja meteoroloških uvjeta. Međutim, taj osjećaj vjerojatno nije povezan s teleportiranjem, što se povećava svake godine, ali s kvantnom kriptografijom, drugim riječima, novim sustavom šifriranja podataka.

Kvantni kôd nema sposobnost ispucati, točnije, ako je slomljen, informacije nestaju. U doba kiberneta to znači neranjivost. Dugo vremena, oni koji traže zaštitu jamči dugotrajnu uporabu kvantne kriptografije. Kao što je, na primjer, prije nekoliko godina, švicarske banke počele razmjenjivati ​​podatke o svojim klijentima kroz kvantnu mrežu. Danas su ograničeni na udaljenosti od nekoliko desetaka kilometara. Isti sustav se priprema za uvođenje ruskog kvantnog centra, kao i za upravljanje prijenosom kvantnog signala putem satelita.

Provedba i provedba

U ovom trenutku u St. Petersburgu, između dvije zgrade sveučilišta u Rusiji, pokrenula je prvu kvantnu internetsku mrežu. Informacija se prenosi pomoću zakona kvantne fizike. Pametne korporacije i vlade sada ulažu u ovo područje. Buduća tehnologija prijenosa informacija provodi se na temelju postojećeg. Svjetlovodni kabel, poznato računalo, ali novi usmjerivač i foton generator.

Postojanje novog interneta započinje laserom, gdje se nalazi izvor pojedinačnih fotona. Imaju dobru imovinu za prijenos informacija na zaštićeni način. Jedan foton se ne može podijeliti. Ključ je oblikovan na takav način da čitanje nije moguće. Za pretvaranje fotona u medij za pohranu, sustav mijenja svoje stanje, fazu oscilacije impulsnog vala. Danas je razina razvoja kvantne tehnologije usporediva s onim što je mobilna veza izgledala kao prije trideset godina, proći će pet do deset godina, a foton kvanti će nam moći pružiti siguran informacijski internet.

Kvantni internet u Kazanu

U Tatarstanu je pokrenuta kvantna internetska mreža, a eksperimentalno mjesto nalazi se u Kazanu. Ovaj je program važan uspjeh u razvoju kvantno povezivanje u Rusiji. Prema znanstvenicima, to je apsolutno neranjiva na hakerske napade.

Danas se zaštita naše internetske mreže temelji na enkripciji matematičkih algoritama, ali čak i najkompleksniji kod može biti sjeckan. Snažnije računalne sposobnosti hakera, lakše i brže izračunati enkripcijski algoritam.

Tehnologija opisana u članku postat će nova struktura sigurnosti mreže. Kvantni internet u Kazanu bit će ujedinjen u četiri čvora na udaljenosti od 30 do 40 kilometara jedni od drugih. Trošak opreme između dvije točke iznosi oko sto tisuća dolara. Na eksperimentalnom mjestu, mreža je pokazala kvantnu internetsku brzinu od 117kb / c s udaljenosti od dva i pol kilometra. Ovaj rezultat je red veličine veći nego u europskim testovima. U mreži, gubitak prijenosa kvantnih bitova u optičkom kanalu bio je dvadeset dB. Ovo je ekvivalentno duljini linije od sto kilometara. Valja napomenuti da je u ovom projektu uključena trenutna linija telekomunikacijske infrastrukturne mreže "Tattelecom".

Mreža povezuje gradove

Godine 2017. planira se pokrenuti projekt uvođenja nove tehnologije. Kvantni internet u Tatarstanu omogućit će povezivanje ureda u različitim gradovima. Ovo je jedan od najvažnijih zadaća koje je postavio Kazan Kvantni centar KNITU-KAI-a i njegovog vođu. Gledajući njihov napredak, bez sumnje je vjerovao da će to biti tako.