Каждая из этих областей нуждается в квантовом Интернете — соединении квантовых устройств квантовыми коммуникационными каналами. Квантовые компьютеры — это новый класс вычислительных устройств, которые благодаря использованию квантовых эффектов способны решать задачи, недоступные самым мощным. Одна из ключевых задач стратегического проекта «Квантовый интернет» — подготовка кадров для цифровой экономики в рамках одноименного федерального проекта. Основное отличие квантового Интернета от обычного в том, что он лучше защищен от взлома данных.
Китайцы успешно опробовали дроны для создания квантового интернета
С тех пор они с коллегами три года практически живут в лаборатории. У ФИАНа есть ряд идей, но на их реализацию потребуется не менее 10 лет. Задачами «Росатома» он видит включение появляющихся квантовых технологий, «еще не умеющих ни ходить, ни говорить», в атомную отрасль и скорейшую их индустриализацию, а также помощь ученым с компонентной базой и оборудованием. На нынешнем этапе развития квантовой отрасли, считает Алексей Лихачев, Россия уже может предложить сотрудничество на равных ученым других стран. В результате должно кратно вырасти качество управления и производительности труда, доступность услуг. Президент предложил в течение года подготовить новый нацпроект по формированию экономики данных на период до 2030 года.
Согласно новому эксперименту, проведенному с помощью спутников на орбите и станции на земле, да. Все реально. Команда ученых смогла обмениваться несколькими тщательно управляемыми фотонами в импульсах инфракрасного света, передаваемых между российскими спутниками ГЛОНАСС и Центром космической геодезии на Итальянского космического агентства. 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.
Время когеренции в такой системе составило более одной секунды, что на 4 порядка больше всех предложенных ранее вариантов. 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.
Сделать это невозможно, не потеряв качество контроля над кубитами. 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.
Австралийцы создали прототип «квантового интернета»
Ученые тут же хотят умерить ожидания публики. Стефани Венер, профессор квантовой информации из Нидерландов и координатор проекта QIA, говорит : Наша технология рассчитана не для замены обычного интернета, а для совместного существования с ним. Она не улучшит вам просмотр YouTube или Netflix, это создается для других целей. А в итоге стали достоянием всего человечества и изменили мир. Какой потенциал будет у новой технологии, пока говорить рано. Из последнего — в декабре 2023 года ученые из ЮАР, Испании и Германии, используя всего два связанных фотона, телепортировали через квантовую сеть информацию , достаточную для создания изображений. Они придумали, как «запаковывать» в спины и их производные достаточно данных, чтобы собирать из них биты и даже байты данных на обратной стороне провода. То есть безопасно пересылать картинки через такой интернет уже возможно на практике. Не говоря о паролях, пин-кодах и небольших текстовых файлах. Остается опять же масштабировать эту сеть за пределы лаборатории. А для этого достаточно финансового интереса, который безусловно появится, как только квантовые компьютеры начнут представлять серьезную угрозу передаче данных.
Стоит упомянуть, что Россия и Китай тоже потихоньку развивают квантовые технологии — правда, с упором на большие дистанции передачи данных, а не на надежную и защищенную связь. Так, в 2017 году ученые из Университета науки и технологий Китая применили лазеры для передачи связанных фотонов от наземной станции к спутнику на орбите 500 км и на другую наземную станцию, расположенную в 1200 км от первой. Пользы от такой передачи пока нет никакой, но зато эксперимент показал, что спутники тоже в теории подходят для работы в квантовой сети. А в конце декабря 2023 года Россия и Китай впервые совместно испытали квантовую связь , передав информацию на 3800 километров. Для эксперимента использовался китайский спутник Mozi, а в России был специально построен первый в стране квантовый приемник, умеющий принимать и декодировать данные поляризационных состояний фотонов со спутника. Так что квантовый спутниковый интернет тоже вполне реален. Правда, китайцы смогли научиться восстанавливать информацию только одного фотона из каждых шести миллионов — что, конечно, не подходит для создания надежного канала связи. Одно можно сказать точно: темп ускоряется. Новости о новых успешных экспериментах выходят всё чаще. Началась гонка технологий между разными группами интересов, и в неё вливаются хорошие деньги.
До полноценной реализации технологии, кажется, надо совсем немного. Что осталось создать для реализации квантового интернета? О недостатке денег индустрия точно не переживает: каждая страна хочет стать первой в разработке нового вида связи Квантовый интернет — уже совсем не теория, какой он был еще десять лет назад. Но и на практике его реализовать пока до конца не получилось. У нас есть отдельные компоненты: мы умеем генерировать, передавать и считывать кубиты. Но чтобы это вышло за пределы научных лабораторий, нам нужны еще некоторые разработки, а именно: 1. Более стабильные кубиты Кубиты закодированы в квантовых состояниях субатомных частиц. И эти состояния очень легко нарушить — скажем, вибрациями или колебанием температуры. В таком случае все данные, которые несли кубиты, теряются. Чтобы такого не допустить, квантовые компьютеры изолируются от мельчайших вибраций и охлаждаются до температур близких к абсолютному нулю.
Это стоит довольно дорого и не сможет свободно масштабироваться на дата-центры. Поэтому есть запрос к созданию нового типа кубита — который сможет работать при комнатных температурах и неидеальных условиях. Один из таких — «дефектные» кубиты или кубиты с дефектным спином. Они были впервые получены в 2016 году. В молекулах невероятно твердых материалов, таких как карбид кремния или алмаз, сфокусированным пучком ионов создаются полости, «дефекты». По своим особенностям эти «дырки» похожи на застывшие атомы, и могут быть сопряжены друг с другом. При этом они являются намного более стабильными, поскольку за их удержание отвечает окружающая кристаллическая решетка. Им не нужно криогенное хранение, и они не так чувствительны к вибрациям. Если научиться хранить в них квантовую информацию, проблема масштабирования технологии отчасти будет решена. В феврале 2022 года ученые из Чикаго сообщили, что они научились поддерживать квантовое сопряжение между «дефектными» кубитами в течение 5 секунд, а затем считывать хранящуюся внутри них информацию.
Пока что это рекорд для такого типа кубитов. Квантовый повторитель Одна из проблем квантовой связи на больших расстояниях — высокая вероятность потери фотонов или их сопряжения. Это наглядно продемонстрировал китайский эксперимент, в котором только один фотон из шести миллионов смог добраться до цели и быть правильно считанным. Если бы такой процент полезной информации был у нас в обычной связи, никакого интернета бы не получилось. Эту проблему в теории решает квантовый повторитель. Он создает запутанность в канале, аналогичную той, которую получил. И таким образом передает квантовую связь дальше в её исходном состоянии. Если ставить такие повторители каждые несколько десятков километров — можно создать сколь угодно большую сеть и распространять в ней относительно четкий квантовый сигнал. Как ретрансляторы или сетевые узлы в классическом интернете. К сожалению, попытка прочитать и дублировать запутанную частицу уничтожает её — в соответствии с « Теоремой о запрете клонирования ».
Поэтому полноценной передачи так не получится — только цикл копирования. Мы все играли в испорченный телефон и знаем, чем это может закончиться, если хоть один из сотни повторителей настроен неверно.
Квантовый интернет прямо сейчас находится в процессе рождения». Квантовый интернет защитит финансовые транзакции и медицинские данные, предотвратит кражу личных данных и остановит хакеров, отмечает The Washington Post.
Но для доработки технологии могут понадобиться десятилетия.
А свободные сети могут быть реализованы так, что смогут передавать квантовую информацию «по воздуху», то есть без использования структурированных сред распространения. Оптоволоконные сети[ править править код ] Оптические сети могут быть реализованы, используя существующие телекоммуникации и телекоммуникационное оборудование. Со стороны отправителя, источник одиночных фотонов можно создать, сильно ослабив стандартный телекоммуникационный лазер , так что среднее число испускаемых фотонов за импульс будет меньше единицы. Чтобы получить данный эффект, используется лавинный фотодиод. Также могут использоваться различные методы регулировки фазы цифрового синтеза [2] и поляризации, такие как разделители луча и интерферометры. 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.
Как известно, чтобы передать квантовую запутанность для сверхпроводящих кубитов необходимо защитить их от всех возможных помех. Для этого ретранслятор кроме всего прочего должен быть охлаждён до температуры менее одного кельвина. С кубитами на фотонах всё намного проще — там такие запредельно низкие температуры не нужны, что позволяет, например, уже пользоваться сетями с квантовой криптографией в России и в Китае. Передача квантовых состояний и квантовой запутанности для сверхпроводящих кубитов заставит строить ретрансляторы намного чаще — через 5 или 10 км, что сделает квантовый интернет на этой основе довольно дорогим мероприятием как при развёртывании, так и при эксплуатации. Незначительное, на первый взгляд, повышение на порядки упростит создание холодильных установок и их обслуживание, заявляют разработчики. Как создать растянутый алмаз?
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
Инженерам необходимо сделать так, чтобы квантовый Интернет позволял обрабатывать разные типы данных при помощи популярных устройств. Квантовый интернет способен обеспечить высочайший уровень защиты передаваемых данных. Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в. На VII ежегодной конференции ЦИПР в рамках сессии «Квантовый интернет — следующий шаг в развитии. Квантовый интернет потенциально способен работать на огромной скорости, что может сделать прорыв в области передачи данных.
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
Алина Петровская Страны, инвестирующие в квантовые компьютеры, стремятся достичь мирового лидерства. В этой гонке возникает новая тема: квантовый интернет. Цифровая трансформация, искусственный интеллект, большие данные, интернет вещей требуют более быстрых вычислений при меньших затратах электроэнергии. По мнению некоторых учёных, идеальные условия для цифрового будущего может обеспечить квантовый интернет — система передачи данных с более низкой задержкой и более высокой пропускной способностью. Кроме того, квантовым сетям приписывается способность более безопасного соединения между цифровыми устройствами, что делает их непроницаемыми для хакеров; более высокое качество соединения может защитить голосовую связь и передачу данных от любых помех или слежения.
США Правительство США активно инвестирует в этот сектор, что привело к расширению квантовых сетей, разработанных учеными из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории. В настоящее время строятся небольшие квантовые сети, так как идея широкого квантового интернета ограничена тем, насколько хорошо фотоны могут сохранять свою жизнеспособность по мере увеличения протяженности сети. Поэтому американские учёные сосредоточены на исследованиях в области разработки квантовой памяти и квантовых ретрансляторов, которые потребуются для квантового интернета. Квантовая память необходима для хранения квантового состояния кубита и обмена этим состоянием с другим фотоном посредством телепортации.
Основная проблема — отсутствие в городах подходящей инфраструктуры, в том числе современных оптоволоконных кабелей. По оценке ученых, отсутствие инфраструктуры задержит распространение квантового интернета примерно на десятилетие, подключение пользователей в крупных городах займет еще пять-десять лет. Зайдя на сайт, вы увидите комнату с разными предметами, каждый из которых звучит по-своему. Можно нажать на гитару, чтобы подключить бас, или добавить шум ночного города, щелкнув на окно. В телевизоре спрятана нейросеть MusicVAE, которая позволяет комбинировать старые мелодии и создавать из них новую музыку. Нажав на радиоприемник, вы запустите алгоритм MelodyRNN, он генерирует случайный мотив. Сайтом можно пользоваться с телефона и компьютера.
Технология недели: ударные беспилотники научились сами выбирать цели Американская компания General Atomics Aeronautical Systems провела летные испытания беспилотника MQ-9 Reaper, оснащенного системой Agile Condor. С помощью искусственного интеллекта она может находить цели и наносить по ним удары. Agile Condor также сама предлагает оператору-человеку новые мишени на основе предыдущих заданий. Сейчас каждым беспилотником Reaper управляют два человека: один отвечает за пилотирование, второй — за выбор целей. Система Agile Condor снизит нагрузку на людей, благодаря чему управлять беспилотником в перспективе сможет один человек. Инициатива недели: Китай предложил ввести мировые стандарты безопасности данных В августе 2020 года США запустили программу Clean Network «Чистая сеть» , которая запрещает китайским ИТ- и телеком-компаниям вести бизнес на территории страны.
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. Если для решения начальных задач достаточно сотен и тысяч кубитов, то для демонстрации значительного преимущества квантовых устройств нужны сотни тысяч, миллионы.
Уже сейчас мы видим интерес к квантовым алгоритмам не только со стороны университетов и исследовательских центров, но и крупного бизнеса», — отметил Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра. Облачная платформа, как уже показали тесты, стабильно выдерживает нагрузку и позволяет быстро масштабироваться в зависимости от требований к числу кубит, — комментирует Павел Гонтарев, управляющий директор VK Tech. В облаке эти задачи уже решены за счет отказоустойчивых высокодоступных сервисов, инструментов и мер безопасности, а также публичного облачного API, с которым могут работать пользователи».
Квантовый интернет в каждый дом: дайджест Индустрии 4.0 № 23
Каждая из этих областей нуждается в квантовом Интернете — соединении квантовых устройств квантовыми коммуникационными каналами. Появление квантового интернета откроет широчайшие перспективы по ускорению производительности устройств. «Квантовый Интернет станет платформой квантовой экосистемы, в которой компьютеры, сети и датчики обмениваются информацией принципиально новым образом. Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли. Последствия развития квантового интернета трудно представить и переоценить: он превосходит возможности и потенциал существующей сети буквально в миллиарды раз.
Физик РАН рассказал об интернете будущего
| Впервые ученые создали, сохранили и получили обратно квантовые данные | Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. |
| Физик РАН рассказал об интернете будущего - - 20.11.2023 | Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, куда вошли "СП "Квант", Российский квантовый центр и 19 ведущих вузов страны. |
| Читать новость "В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет". Портал ПЛАС | Американские ученые создают на основе квантовой физики систему более безопасного и мощного интернета, пишет The Washington Post. |
Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое?
Квантовые технологии в будущем получат широкое применение, и поможет в этом интернет, заявил в интервью РИА Новости физик Алексей Федоров. Квантовый Интернет может также использоваться для соединения различных квантовых компьютеров друг с другом, помогая увеличить их общую вычислительную мощность. Учёные из США, похоже, совершили прорыв в квантовом интернете будущего. «Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
В России рассказали про квантовый интернет
Международная группа ученых из Великобритании и Германии добилась прорыва в работе над созданием квантовых информационных сетей, которые в будущем могут прийти на смену. Квантовые компьютеры — это новый класс вычислительных устройств, которые благодаря использованию квантовых эффектов способны решать задачи, недоступные самым мощным. Физик Алексей Федоров подчеркнул значимость квантового интернета в популяризации квантовых технологий.