квантовые компьютеры новости. Решающую роль в широком внедрении квантовых технологий должен сыграть квантовый интернет, считает физик Алексей Федоров. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети.
Эксперимент с участием России доказал: квантовый интернет реален
В отличие от обычного, такой интернет использует квантовые сигналы вместо радиоволн. И пока что в теории он может обеспечить самую безопасную связь следующего поколения. Но реален ли он в глобальных масштабах? Согласно новому эксперименту, проведенному с помощью спутников на орбите и станции на земле, да. Все реально.
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. 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.
Президент предложил в течение года подготовить новый нацпроект по формированию экономики данных на период до 2030 года. Он предполагает не только консолидацию мер поддержки технологий, в том числе квантовых, но и выстраивание целостного механизма создания и внедрения передовых разработок. Нацпроект будет охватывать исследования, подготовку кадров, формирование условий для выпуска и тестирования образцов, организацию спроса, гибкое регулирование и поддержку производства, а также технологии сбора, передачи, хранения, обеспечения безопасности данных, национальные стандарты и алгоритмы хранения и обработки информации, создание хранилища кодов. В рамках нацпроекта будут расширены меры поддержки фундаментальных исследований, в том числе увеличено финансирование широкого спектра технологий, многие из которых работают на принципах квантовой физики и механики. Также будет возобновлена и расширена программа мегагрантов для исследователей. На выставке атомщики показали главе правительства Михаилу Мишустину систему предиктивной аналитики «АтомМайнд» на основе технологий ИИ.
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. Однако для полноценного масштабирования квантовых технологий нужны долгосрочные исследовательские программы, направленные на исследование новых принципов и архитектур, которые могут сыграть решающую роль для повсеместного внедрения и использования квантовых технологий. Такой областью — источником вдохновения для новых идей в перспективе 10 лет с высокой вероятностью станет квантовый интернет.
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
Распределение квантового ключа или метод QKD, который упоминает Валлоне, относится к данным, зашифрованным с использованием мощности квантовой механики: благодаря деликатному характеру технологии, любые помехи быстро обнаруживаются, что делает невозможным перехват сообщений QKD. Фактически, взлом сообщения квантовой механики может привести к его самоуничтожению. В теории все хорошо, но держать эти безопасные каналы открытыми на больших расстояниях оказалось непросто. Ученые только начинают работать с этим типом технологии. Во многом потому, что неизвестно, может ли он действительно работать.
Отправитель и получатель увидят попытку прослушивания.
Существуют огромные технические трудности, которые необходимо преодолеть, но можно утверждать, что квантовый интернет так же важен, как и техническая революция XX века, а она дала лазер, транзистор, атомные часы и, следовательно, GPS и Интернет. Можно соединить все эти испытательные сети через оптоволоконные и спутниковые каналы в общий квантовый интернет, охватывающий весь мир. Ее можно использовать не только для отправки зашифрованной информации, но и для подключения квантовых компьютеров для повышения их вычислительной мощности, как это делает облако для современных компьютеров.
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».
И теперь международная группа исследователей построила масштабируемую квантовую сеть километровых размеров с возможностью обмена ключами для шифрования сообщений. Сеть можно увеличивать в размерах без необоснованного роста затрат на дорогостоящее квантовое оборудование. Кроме того, эта система не требует, чтобы какой-либо ее узел был доверенным, что устраняет любые слабые звенья, снижающие безопасность. Он и его коллеги продемонстрировали свои идеи, используя квантовую сеть с восемью узлами, самые удаленные из которых находились на расстоянии 17 километров друг от друга, если судить по длине соединяющего их оптического волокна. Свои выводы команда опубликовала в журнале Science Advances. Двое — компания, трое — толпа Квантовая криптография включает в себя использование законов квантовой физики для создания закрытого ключа для кодирования и декодирования сообщений — процесс, называемый квантовым распределением ключей, или QKD. Суть QKD состоит в том, чтобы создать общий случайный ключ для шифровки и расшифровки сообщений, который известен только нашим собеседникам — будем по классике называть их Алисой и Бобом. Важной особенностью такого квантового ключа является тот факт, что можно легко заметить вмешательство в общение третьей стороны. В этом нам помогает фундаментальный аспект квантовой механики: процесс измерения квантовой системы нарушает её. Третья сторона, пытающаяся получить ключ, должна измерить передаваемые по каналу связи квантовые состояния, что ведет к их изменению и появлению аномалии, которые можно засечь и изменить канал связи. Общий принцип квантовой связи — передавать зашифрованные сообщения по небезопасному каналу. Но этот процесс сложно масштабировать. Представьте, что вы хотите добавить в сеть еще одного пользователя, Чарли.
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
Новые технологии в фотонах В технологии превращения фотонов в носитель информации российские учёные нашли применение искусственно выращенных кристаллов, а именно алмазов. Оказывается, когда свет проходит через кристаллы, он приобретает свойство жидкости и начинает формировать капли, вихри, волны. Его можно направлять по каким-либо каналам. В общем, ведёт себя, как жидкость. В том числе он может распространяться с очень медленной скоростью или даже остановиться. Это очень интересно с одной стороны и очень важно, поскольку это позволяет манипулировать со светом и делать, что угодно, в том числе, получить такое явление, как квантовая сеть интернет. Это позволяет его использовать в качестве агента передачи информации. Сейчас главным ее носителем является электрический заряд.
Но это несовершенный объект. Поэтому любое движение или ускорение электрического заряда приводит к потерям энергии, которая уходит в окружающую среду и нагревает процессор и элементы микросхем. Поэтому замена электрона фотонами в идеальном варианте приведёт к сокращению потерь колоссального количества энергии. Соответственно, себестоимость самого интернета упадет. Квантовый интернет в России Работы в России по квантовому интернету уникальны. Не смотря на малое финансирование и всяческие препоны, учёные провели достаточно экспериментов и добились в этой области фактически лидирующего положения. В результате удалось создать уникальный, высокого уровня институт.
Он сочетает в себе экспериментальные и теоретические группы, а также прикладные исследования. Этот институт финансируется частично «Газпромбанком», частично государством в разных формах. В любом случае, это тот пример, которому должна следовать российская наука, не останавливаясь ни перед чем. Покоряем новые территории На нынешнем этапе развития квантового интернета можно назвать только технологии защиты данных с помощью квантовой криптографии. Подобные сети на сегодня представляют собой достаточно простые соединения точка—точка. Учёные стремятся создавать совместные решения, на основании которых объединяются различные каналы и способы шифрования. Если проследить за реализацией идеи, то результаты российских исследователей окажутся более существенными.
Один из примеров - это детектор однофотонного излучателя, разрабатываемого в Курчатовском институте. Для существования такого открытия, как квантовая сеть интернет, учёным необходимо решить сложности совмещения особого оснащения для квантовой передачи данных и существующих на сегодня телекоммуникационных сетей. Основные вопросы лежат в решении коммутации и усилении сигнала. Если отправить информацию на основе кванта, по стандартному оптоволокну, то он не пройдёт через регенератор.
Запутывание между двумя кубитами считается максимальным в "состоянии Белла". Измерение этих состояний Белла имеет решающее значение для выполнения многих протоколов, необходимых для выполнения квантовой связи и распределения запутанности по квантовой сети. И хотя эти измерения проводились много лет, новый метод представляет собой первый анализатор состояния Белла, разработанный специально для частотного кодирования. Метод квантовой связи использует одиночные фотоны, находящиеся на двух разных частотах одновременно. Из-за своего пространственного разделения они не могут взаимодействовать друг с другом самостоятельно. Если от них направить фотоны по оптическому волокну, а потом измерить состояния Белла в месте встречи частиц, квантовые компьютеры станут связаны.
С этим А. Ефимов не смог не согласиться: «Важно, чтобы мы все объединились и каждый нащупал нишу, в которой он будет работать. Большие молодцы — наши коллеги, прежде всего в Росатоме, сохраняющие кооперацию. Одной компании, при всем уважении, квантовый компьютер не сделать». Поднять деньги и интересные задачи А. Это не просто разговоры, это серьезная большая работа. И если в нее сейчас не инвестировать, то никаких технологий не появится. Поэтому привлекать инвестиции в этот сектор очень важно». Этот тезис А. Ефимов тоже поддержал, несмотря на свой скепсис по отношению к квантам: «Если даже мы не уверены, что квантовый компьютер будет создан, все равно нужно продолжать в это инвестировать, поэтому хорошо, что есть нацпроект». Участники дискуссии признали, что дело не только в деньгах. После начала спецоперации были опасения, что ученые и айтишники, владеющие английским и имеющие большое количество международных связей, то есть весьма мобильные люди, уедут из страны. Однако массового отъезда не произошло, переехали лишь единицы. Судя по отзывам оставшихся, их удерживает возможность самореализации — в России они могут решать интересные задачи, которые ставят себе сами. По мнению Р. Интересные задачи решают и стартапы. По словам А. Фертмана, есть три их типа. Компании первого типа развивают идею, доводят ее до интересного для инвесторов уровня и продаются. Компании второго типа предпочитают органический рост и хороши в определенных нишах — они «зарабатывают себе на хлеб с маслом, а многие — даже на икру». Если у корпорации много гипотез, она может создать много стартапов, и это будет гораздо эффективнее, чем если бы корпорация проверяла их все сама, считает А. Фертману А. Ефимов, — так что заботьтесь о них хорошенько, а то разбегутся». В частности, А. Фертман поднял вопросы: появится ли в России технологическое предпринимательство и заинтересовано ли в его появлении государство? По меньшей мере, на один вопрос сам же А. Фертман дал ответ: да, государство заинтересовано в появлении технологического предпринимательства. Существует даже программа по университетскому технологическому предпринимательству». В этом же контексте он отметил, что не следует забывать о балансе ПО и «железа». Льготы, которые правительство утвердило для производителей софта, привели к тому, что компаниям стало выгодно сосредоточиться на создании программ, а аппаратная часть оказалась в худшем положении; этот дисбаланс необходимо исправить. Еще один поворот квантовой темы, который затронул А. Фертман, — интерес к квантовым технологиям у инвесторов.
Разработка велась в рамках широкой рыночной кооперации консорциумом, в котором лидерская роль была отведена РЖД, техническому комитету 194 "Кибер-физические системы" ТК 194 , а также центру компетенций НТИ по технологиям беспроводной связи и интернета вещей на базе "Сколтеха". Таким образом, можно говорить о том, что сформированы единые требования к оборудованию, что, в свою очередь, обеспечит конкурентоспособность и качество продукции, а также повысит экономическую эффективность внедрения технологии", — процитировали в НТИ слова замгендиректора РЖД Анатолия Храмцова. Отдельное внимание было уделено вопросам квантового распределения ключей, поскольку это наиболее исследованный и проработанный на мировом и национальном уровне раздел тематики квантовых коммуникаций.
Квантовый интернет - что это, как работает? Преимущества. Квантовая сеть
Группа физиков из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева впервые показала, как может быть организован онлайн-доступ к отечественному ионному. Мечта коллектива — создать квантовый процессор, который решает задачи быстрее, чем суперкомпьютер, и пригодится широкому кругу людей. Группа физиков из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева впервые показала, как может быть организован онлайн-доступ к отечественному ионному. Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но.
Ученые из Америки создадут интернет на основе квантовой физики
| Шаг к квантовому интернету: квантовую информацию передали по обычному оптоволокну | Тема недели: квантовый интернет В 2019 году ущерб от хакерских атак по всему миру составил $3,5 млрд, в 1,3 раза больше, чем в 2018-м. |
| Российские ученые показали узел квантового интернета | Пикабу | Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета. |
| В США разрабатывают практически невзламываемый квантовый интернет | 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. |
| Как будет развиваться квантовый интернет | Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли. |
| Российские ученые показали узел квантового интернета | Пикабу | Квантовый интернет способен обеспечить высочайший уровень защиты передаваемых данных. |
Квантовая защита: как работает сеть связи, которую невозможно прослушать
Группа физиков из Российского квантового центра и Физического института имени Лебедева впервые показала, как может быть организован онлайн-доступ к отечественному ионному. Американские ученые создают на основе квантовой физики систему более безопасного и мощного интернета, пишет The Washington Post. Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. С использованием свойств квантовой физики, квантовый Интернет обещает революцию в области вычислений и связи. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета.
Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
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.
Речь идёт об аппаратно-программном решении под названием «Квантовая коммуникационная платформа цифровой экономики», которое развивается при поддержке РЖД. Запустить пилотную зону на инфраструктуре РЖД для внедрения платформы планируется в 2021 году. Идея принадлежит специалистам исследовательского центра QuTech [4]. Протокол, работающий на канальном уровне, разработан группой ученых под руководством профессора Стефани Вейнер Stephanie Wehner.
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. 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.
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post Чиновники и ученые США представили план по достижению того, что они назвали одним из важнейших технологических рубежей XXI века: построение квантового Интернета. Они поставили перед собой цель создать так называемый второй Интернет, который будет функционировать вместе с существующими сетями мира, используя законы квантовой механики для более безопасного подключения и обмена информацией. Квантовая технология стремится использовать различные свойства атомов, фотонов и электронов для создания более мощных компьютеров и других инструментов для обработки информации. Квантовый Интернет опирается на фотоны, обладающие квантовым состоянием, известным как запутанность, что позволяет им обмениваться информацией на большие расстояния без физической связи. Дэвид Авшалом, профессор Притцкерской школы молекулярной инженерии Чикагского университета и старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории, назвал интернет-проект опорой программы квантовых исследований в стране. Это рождение новой технологии. Это становится глобальной конкуренцией.
Создание квантового интернета, защищенного от взлома. 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.
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги.
Квантовый телефон, квантовый шифровальщик и квантовый же генератор случайных чисел — будущее, которое уже используется и даже продается. Предлагаемый квантовый интернет будет основан на квантовых вычислениях – типе вычислений, основанных на главных принципах квантовой теории. На VII ежегодной конференции ЦИПР в рамках сессии «Квантовый интернет — следующий шаг в развитии. А квантовый интернет позволит обмениваться этой информацией, не преобразуя её в простые нули и единицы, в результате чего неизбежно теряется часть данных.
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
Однако США не единственные, кто работает в этом направлении. Как сообщает издание Washington Post, главным конкурентом в этой области является Китай, занимающийся своими разработками квантовых сетей. По материалам anti-malware.
В ходе презентации ученые удаленно запускали вычисление на компьютере ряда важных квантовых алгоритмов — в частности, поиск значения по неупорядоченной базе данных с помощью алгоритма Гровера, а также поиск n-битного числа по принципу Бернштейна-Вазирани. Следующим этапом станет запуск вариационных квантовых алгоритмов, которые могут помочь в решении прикладных задач с помощью квантовых компьютеров.
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. Сейчас на мировом рынке цена доступа сильно варьируется в зависимости от типа используемого оборудования. Есть и бесплатный доступ для всех желающих у компании IBM к процессорам не очень большой мощности. Мы будем ориентироваться на запросы рынка и сделаем гибкую систему, постараемся сделать облачную платформу доступным и полезным инструментом как для студента, так и для крупного бизнеса», - рассказали работники Российского квантового центра.
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. Хотя в лабораторных условиях достигалась телепортация и на большее расстояние, отмечают авторы исследования, это первая демонстрация высокоскоростной телепортации за пределами лаборатории.