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.
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Сейчас кодирование любой информации, от финансовых данных до видео на YouTube происходит с помощью битов — потоков электрических или фотонных импульсов. Кутрицы — это единицы информации, способные принимать значения 0, 1 или 2. Помимо этого кутриты обладают уникальными характеристиками — они могут находиться в суперпозиции и быть одновременно единицей и нулем. В теории кутриты могут использоваться для отправки данных с помощью квантовой телепортации. Это метод отправки информации, основанный на «запутанности».
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. 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.
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?
Достаточно просто. На горячее стекло наносится тончайшая алмазная плёнка.
С 2020 года началась реализация Дорожной карты по квантовым вычислениям, за реализацию которой отвечает ГК «Росатом». Помимо сверхпроводниковых квантовых процессоров развиваются и другие платформы для квантовых вычислений, например, нейтральные атомы, ионы и оптические кубиты. Были продемонстрированы шестнадцатикубитные квантовые процессоры на ионах и нейтральных атомах, а также восьмикубитные сверхпроводниковые процессоры. Но можно ли считать, что на этом этапе основные научные задачи решены и развитие квантовых технологий переходит полностью в плоскость инженерных разработок? Оказывается, что ряд актуальных задач требует смены парадигмы.
Проблема масштабирования Квантовый компьютер необходим для решения определенных классов задач, для которых принципиально невозможно эффективно применять привычные нам классические компьютеры и суперкомпьютеры. Первоначальная идея, возникшая на заре развития квантовых вычислений, состояла в том, чтобы использовать квантовый компьютер для моделирования других квантовых систем, например, молекул и материалов, — это была концепция, высказанная Ричардом Фейнманом в начале 1980-х. Задачи моделирования материалов крайне важны для многих практических применений, например, в авиационной отрасли, а моделирование молекул принципиально важно для фармакологии. Однако уже в это же время анализом потенциала применения квантовых систем для вычислений в гораздо более широком контексте занимался Юрий Манин. В его книге «Вычислимое и невычислимое», опубликованной в 1980 году, обсуждалось, что большие квантовые системы крайне затруднительно анализировать с помощью классических компьютеров — возможность находиться в нескольких состояниях квантовая суперпозиция и проявление корреляций между объектами квантовой природы квантовая запутанность приводят к тому, что количество ресурсов времени и памяти для вычислений свойств квантовых систем растет экспоненциально. Начиная с 1990-х формализация идей Манина и Фейнмана привела к бурному исследованию квантовых алгоритмов: появились идеи использования квантовых компьютеров для решения криптоанализа, оптимизации, решения линейных уравнений и т. Однако каждая из этих задач требует большого количества кубитов — базовых вычислительных элементов квантового компьютера.
Банковские транзакции. Например, для взлома алгоритма RSA-2048, который сегодня используется для криптографической защиты информации, с помощью известного квантового алгоритма Шора необходимо 20 миллионов кубитов, тогда как наиболее мощные на сегодняшний день квантовые вычислительные устройства оперируют сотнями кубитов. Другим примером применений квантовых компьютеров является моделирование. Например, с помощью квантовых алгоритмов можно рассчитывать параметры сложных молекул, а в перспективе — значительно ускорить решение задач вычислительного материаловедения. Однако для демонстрации вычислительного преимущества в этих задачах также требуются сотни тысяч и миллионы кубитов. Так что для решения практических задач необходимо значительно увеличить количество кубитов — то есть масштабировать квантовый компьютер.
Учёным в России впервые дали облачный доступ к квантовому ионному компьютеру
| Ученый рассказал об интернете будущего | На ее основе планируется создание «квантового интернета». |
| Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет | Открытие квантовой памяти при комнатной температуре приблизило человечество к интернету нового поколения. |
| До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети | Однако и квантовые компьютеры, и квантовый интернет основаны на одном и том же фундаментальном компоненте: кубите. |
Задачи проекта
- Главное сегодня
- Квантовый интернет - что это, как работает? Преимущества. Квантовая сеть
- Австралийцы создали прототип «квантового интернета» | GeekTOP - Новости из мира IT
- Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
- Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
Квантовый интернет в каждый дом: дайджест Индустрии 4.0 № 23
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. В ответ на это Китай предложил разработать мировые стандарты безопасности данных. Пекин уверен, что все страны должны уважать законодательство других государств в технологической сфере. Министр иностранных дел страны Ван И призвал мировое сообщество разработать комплексный подход, который позволит без предвзятости относиться к любым данным и обеспечить суверенитет всех стран в интернете. Пекин будет продвигать свою инициативу с помощью двусторонних и региональных соглашений. Кейс недели: дополненная реальность для уроков геологии Для уроков географии и геологии учителю нужны модели минералов и образцы горных пород, но не все школы могут купить дорогие макеты. Особенно актуальной проблема стала в период самоизоляции, когда дети учились дистанционно. Современные технологии, в том числе дополненная реальность, помогут преодолеть это препятствие.
Оно поможет учителю провести виртуальную экскурсию по заброшенной шахте или показать ученикам, как выглядят марсианские кратеры. Приложение также пригодится на уроках археологии, истории и биологии. Роботы-уборщики будут собирать мусор со дна океанов.
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. Чтобы обеспечить взаимодействие устройств, команда создала систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны. Лазер "включал" и "выключал" память, позволяя сохранять и высвобождать фотоны по требованию. Длина волны этих двух устройств не только совпала, но и соответствует длине волны используемых сегодня телекоммуникационных сетей, что позволяет передавать данные по обычным волоконно—оптическим кабелям, привычным для повседневного подключения к Интернету.
Возможность обмениваться квантовой информацией имеет решающее значение для разработки квантовых сетей для распределенных вычислений и безопасной коммуникации. Квантовые вычисления будут полезны для решения некоторых важных задач, таких как оптимизация финансовых рисков, расшифровка данных, конструирование молекул и изучение свойств материалов. Однако это развитие задерживается, поскольку квантовая информация может быть потеряна при передаче на большие расстояния. Один из способов преодолеть этот барьер - разделить сеть на более мелкие сегменты и связать их все общим квантовым состоянием. Для этого требуется средство для хранения квантовой информации и последующего ее извлечения, то есть устройство квантовой памяти.
Оно должно "взаимодействовать" с другим устройством, которое позволяет создавать квантовую информацию в первую очередь. Впервые исследователи создали такую систему, которая объединяет эти два ключевых компонента и использует обычные оптические волокна для передачи квантовых данных. 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. 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.
Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего
Квантовый код нет возможности взломать, точнее при его взломе информация пропадает. В эпоху кибервойн это означает неуязвимость. Квантовой криптографией давно пользуются те, кто ищет гарантии безопасности. Как, например, несколько лет тому назад швейцарские банки начали обмениваться данными о своих клиентах через квантовую сеть. На сегодня они ограничены расстоянием несколько десятков километров. Такую же систему готовится внедрять Российский квантовый центр, а также освоить передачу квантового сигнала через космический спутник. Внедрение и реализация А в это время в Петербурге между двумя зданиями университета в России запустили первую квантовую интернет сеть. Информация передаётся, используя законы квантовой физики. В эту область сейчас инвестируют самые умные корпорации и правительства.
Будущая технология передачи информации внедряется на базе существующей. Оптоволоконный кабель, привычный компьютер, но новый роутер и генератор фотонов. Существование нового интернета начинается с лазера, где находится источник одиночных фотонов. Они обладают хорошим свойством для того, чтобы передавать информацию защищённым путём. Одиночный фотон нельзя разделить. Ключ формируется таким образом, что чтение не возможно. Чтобы превратить фотон в носитель информации, система меняет его состояние, фазу колебания импульсной волны. Сегодня уровень развития квантовой технологии сопоставим с тем, как выглядела мобильная связь тридцать лет назад, ещё пройдёт пять-десять лет и кванты фотона смогут нам подарить безопасный информационный интернет.
Квантовый интернет в Казани В Татарстане запустили квантовую интернет сеть, её экспериментальный участок находится в Казани. Эта программа является важным достижением в развитии квантовой связи в России. Как утверждают учёные, она абсолютно неуязвима для хакерских атак. Сегодня защита нашей интернет сети основана на шифровании математических алгоритмов, но даже самый сложный код можно взломать. Чем мощнее вычислительные способности у хакеров, тем проще и быстрее просчитать алгоритм шифрования. Описываемая в статье технология станет новой структурой сетевой безопасности. Квантовый интернет в Казани будет объединён в четыре узла на расстоянии 30-40 километров друг от друга. Стоимость комплектации между двумя точками составляет около ста тысяч долларов.
Этот результат на порядок выше, чем в европейских испытаниях.
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. До конца текущего года запланировано строительство новых участков квантовой сети от Москвы до Казани, Воронежа и Ростова-на-Дону, общая протяжённость новых сегментов составит 1400 км. По словам вице-премьера, квантовые коммуникации — это одновременно и связь, и криптография, и информационная безопасность.
Российский квантовый центр РКЦ и VK подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве, они планируют развивать квантовые вычисления на облачной платформе VK Cloud, рассказали в пресс-службе VK. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud", - говорится в сообщении. Основным направлением сотрудничества станет формирование облачной среды, которая поможет ускорить инновации в области квантовых вычислений. К примеру, стороны смогут построить квантовый компьютер и запустить на нем ключевые квантовые механизмы в режиме реального времени.
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. Стандартизация этих технологий будет способствовать ускорению их коммерческого использования.
В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным
| Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет | Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. |
| Квантовый интернет уже близко | Квантовый интернет потенциально способен работать на огромной скорости, что может сделать прорыв в области передачи данных. |
| Первые стандарты квантовых технологий утвердили в России - 13.07.2023, ПРАЙМ | Мечта коллектива — создать квантовый процессор, который решает задачи быстрее, чем суперкомпьютер, и пригодится широкому кругу людей. |
| Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние | Первые стандарты в области квантовых коммуникаций и квантового интернета вещей, которые открывают серию национальных стандартов в области квантовых технологий, |. |
| Лучшие друзья интернета: как алмазы помогут создать квантовую сеть будущего | Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. |
Австралийцы создали прототип «квантового интернета»
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. Демонстрация высокоскоростной квантовой телепортации за пределами лаборатории связана с целым рядом проблем. Этот эксперимент показывает, как эти проблемы можно преодолеть, и, следовательно, он устанавливает важную веху на пути к будущему квантового интернета.
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. И на данный момент не совсем ясно, для чего будет использоваться квантовый интернет.
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.
Физики телепортировали данные между тремя узлами, тогда как прежде могли сделать это только между двумя. В результате телепортация кубитов может происходить между несколькими местами. Исследователь из Института экспериментальной физики Университета Инсбрука Трейси Элеонора Нортап: «Квантовый компьютер может решать задачи и не иметь доступа к персональным данным. Сейчас же Google знает, какие данные пользователи хранят на серверах». Квантовый компьютер способен генерировать кубит из-за очень малых или охлаждённых почти до абсолютного нуля частиц. Считается, что квантовые компьютеры могут ускорить разработку лекарств, повысить эффективность искусственного интеллекта и улучшить шифрование. Поскольку между узлами нет проводящего материала, квантовый интернет даёт надежную передачу даже в сетевых соединениях с большими потерями, при этом без потери реальных данных. Это работает благодаря квантовому свойству «запутанности».
Рекомендации
- Австралийцы создали прототип «квантового интернета»
- Ускоряемся в исследованиях
- США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
- Российский квантовый центр и VK будут развивать квантовые вычисления в облаке - Ведомости
- Потребность в квантовой памяти
- ТАКЖЕ ПО ТЕМЕ
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
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.
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».
Электроника Австралийцы создали прототип «квантового интернета» Возможность составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети упирается в необходимость удерживать квантовое состояние достаточно долгое время, превышающее время передачи сигнала. Австралийские ученые предложили использовать для этого элементы квантовой памяти на основе ионов эрбия, соединенных оптоволоконным кабелем. 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.
Главный вопрос исследования заключается в том, как лучше всего распределить эти запутанные пары среди людей, распределенных по всему миру». Как только это можно будет сделать в больших масштабах, квантовый Интернет станет настолько удивительно быстрым, что удаленные часы будут синхронизированы примерно в тысячу раз точнее, чем лучшие атомные часы, доступные сегодня, как пишет журнал Cosmos. Это сделало бы GPS-навигацию намного более точной, чем сегодня, и отобразило бы гравитационное поле Земли так подробно, чтобы ученые могли заметить пульсацию гравитационных волн. Это также могло бы позволить телепортировать фотоны из отдаленных телескопов видимого света по всей Земле и связать их в гигантскую виртуальную обсерваторию. Проблемы построения квантового интернета. Но прежде чем что-либо из этого может произойти, исследователи должны выяснить, как построить квантовый Интернет, и, учитывая странные особенности квантовой механики, это будет непросто.
Другая проблема состоит в том, что, поскольку количество энергии, которая соответствует квантовой информации, действительно мало, трудно удержать ее от взаимодействия с внешним миром. Сегодня «во многих случаях квантовые системы работают только при очень низких температурах», говорит Ньюэлл. Ньюэлл говорит, что для создания квантовой интернет-функции нам понадобятся виды аппаратного обеспечения, которое еще не разработано. Поэтому сложно сказать, когда именно будет запущен квантовый интернет, хотя некоторые ученые предполагают , что это может произойти уже в 2030 году.
Задачи проекта
- Новости дня
- Учёные добились прорыва в телепортации данных с помощью «квантового интернета»
- Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
- Как будет развиваться квантовый интернет
- Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации - CNews
Совершена первая в истории успешная передача квантовой информации
«Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud. "Росатом" сообщил, что планирует к 2030 создать "квантовый интернет" на основе квантовых компьютеров.
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
Российские учёные впервые получили удалённый доступ к мощностям отечественного квантового компьютера, разработка которого началась в 2020 году при поддержке Фонда НТИ. Квантовый интернет потенциально способен работать на огромной скорости, что может сделать прорыв в области передачи данных. Министерство энергетики США в ходе пресс-конференции, прошедшей 23 июля, сообщило о разработке «практически невзламываемого квантового интернета».
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
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. «Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги. Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета.