Китайские компании China Telecom Quantum Group и QuantumCTek разрабатывают квантовый компьютер на основе нового 504-кубитного чипа, который будет самым мощным в. Появление квантового Интернета решит проблему «полярных» функций компьютера будущего.
Квантовую телепортацию осуществили на рекордное для городской сети связи расстояние
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.
Теперь новое исследование предоставляет доказательство того, что Т-центры, особый люминесцентный дефект в кремнии, могут обеспечивать «фотонную связь» между кубитами. Набор интегрированных фотонных устройств, используемых для выполнения первого полностью оптического односпинового измерения в кремнии. В центре каждой «микрошайбы» визуализируется одно люминесцентное вращение. Спиралевидная стрелка указывает на фотонную связь от одного из этих спиновых кубитов. Кроме того, Т-центры имеют то преимущество, что излучают свет на той же длине волны, что и современные волоконно-оптические коммуникации и телекоммуникационное сетевое оборудование.
Чтобы преодолеть это ограничение, сигнал классических сетей проходит через цепочку усилителей. Однако для квантового сигнала это не подходит. Для кубита каждый усилитель является «наблюдателем», который изменяет состояние кубита и разрушает суперпозицию: этакий Шредингер, который стоит у конвейера, по которому едут коробки с котами из известного парадокса, и открывает каждую из них. Это одновременно и преимущество квантовой связи, которое делает ее «неподслушиваемой», и ее недостаток, ограничивающий дальность передачи длиной неразрывного проводника. Это может быть преодолено «доверенными узлами» — они как бы «перепаковывают котиков в новые коробки», восстанавливая суперпозицию кубитов. Минус — они получают доступ к шифрованной информации. Второй способ — устройство, называемое «квантовым ретранслятором» или «повторителем» , который соединяет два кубита, чтобы объединить их это называется «обмен связями». Его создание требует так называемой «квантовой памяти» ввода и вывода, которая может «захватывать» передающийся кубит и «удерживать» его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения. Помимо технических проблем у квантового интернета есть и юридическая — законы почти всех развитых стран запрещают создание криптостойкого шифрования без бэкдоров. У каждого алгоритма, системы и так далее должен быть предусмотрен доступ для спецслужб — чтобы им не могли воспользоваться злодеи. Квантовое шифрование исключает такую возможность на уровне физики, и это парадокс не хуже кота Шредингера. Как он будет разрешен — пока непонятно. Квантовые перспективы У квантовых сетей есть преимущество перед квантовыми компьютерами. Их можно создавать шаг за шагом, добавляя квантовые функции к обычным сетям. В ближайшем будущем квантовый интернет будет не отдельной сетевой структурой, а дополнительным функционалом поверх существующего. Пользователи будут большую часть времени работать с обычной сетью с обычного компьютера, а подключаться к квантовой только для конкретных задач например, финансовых операций.
Модульность позволяет модифицировать оптические схемы, варьировать электронные компоненты, исследовать перспективные протоколы, а также разрабатывать интерфейсы для интеграции квантовых коммуникаций в другие информационные системы. Как отмечают разработчики, в будущем этот узел квантовой сети станет основой для создания поколения демонстрационных квантовых компьютеров для решения образовательных и научных задач на основе оптики. А также будет использоваться для прототипирования устройств квантового интернета: следующего поколения квантовых технологий, которые позволят использовать и соединять удаленные квантовые компьютеры в общую сеть. Фактически, к представленному узлу в будущем смогут подключаться другие вычислительные устройства — прообраз квантового интернета — и сенсорные системы для «квантового интернета вещей».
США готовит квантовый интернет, который будет невозможно взломать — Washington Post
Такого рода интернет уже работает в Китае в виде квантовых сетей с оптоволоконными кабелями. Также планируется передавать "запутанные" фотоны с помощью квантового спутника.
Одной из основных задач является создание квантовой системы, которая будет достаточно велика для обработки больших данных, но при этом сохранит свои квантовые свойства. Одно из возможных решений, которое предлагают ученые, — это разработка устройств на основе принципа квантового интернета.
Этот подход позволяет увеличивать вычислительную мощность квантовых компьютеров, объединяя их в сети, при этом не теряя контроль над каждым из них.
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. Один из вариантов заключается в том, чтобы Боб и Чарли установили безопасную связь. Тогда Алиса может послать сообщение Чарли через Боба, но тогда она должна доверять Бобу. Чтобы избежать необходимости доверять Бобу, Чарли может подключиться непосредственно к Алисе и Бобу.
Теперь эти двое будут нуждаться в дополнительном оборудовании для связи с Чарли, потому что новый узел не может быть добавлен без нарушения существующих узлов. А теперь представьте, что «абонентов» больше.
Новые технологии Квантовые коммуникации — одно из наиболее перспективных направлений для обеспечения информационной безопасности, сказал «Известиям» руководитель научной группы Российского квантового центра, профессор МФТИ Алексей Федоров. С их помощью можно гарантировать конфиденциальное распределение криптографических ключей между удаленными пользователями, при этом стойкость гарантируется фундаментальными законами физики. Для обмена ключами шифрования в технологии используются одиночные фотоны кванты , состояние которых безвозвратно меняется, как только кто-то попытается их «прочитать», рассказали в «Ростелекоме». Именно поэтому любая попытка перехвата будет тут же обнаружена и предотвращена. Помимо гарантии безопасности, квантовый интернет способен передавать данные на высокой скорости и обрабатывать большие объемы информации, добавили в пресс-службе госкорпорации «Ростех». Поэтому спрос на эффективные, быстрые и безопасные каналы связи будет стремительно расти.
В США придумали, как сделать квантовый интернет более доступным
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. Во всем мире идея создания квантового компьютера оказалась настолько привлекательной, что инвесторы вложились в компании, которые начнут зарабатывать только спустя десятилетия. Такое возможно, только если в экономике есть свободные деньги.
Изображение : Si Shen et al. Они использовали один кусок волновода из периодически поляризованного ниобата лития с косичками для генерации запутанных пар фотонов. 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.
Участниками мероприятия стали главы национальных программ по развитию квантовых технологий, представители государства, бизнеса и научного сообщества России, США, Швейцарии, Испании и Германии.
Их исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает наблюдения за более чем 150 000 кремниевых фотонно-спиновых кубитов с «Т-центром», что является важной вехой, открывающей немедленные возможности для создания масштабируемых квантовых компьютеров и квантового интернета, который их соединит. Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, намного превышающей возможности современных суперкомпьютеров, что может способствовать прогрессу во многих областях, включая химию, материаловедение, медицину и кибербезопасность. Чтобы воплотить это в жизнь, необходимо производить как стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, так и технологию связи, позволяющую этим кубитам связываться друг с другом в масштабе.
Прошлые исследования показали, что кремний может производить одни из самых стабильных и долгоживущих кубитов в отрасли. Теперь новое исследование предоставляет доказательство того, что Т-центры, особый люминесцентный дефект в кремнии, могут обеспечивать «фотонную связь» между кубитами.
Квантовая футурология
Надежные источники одиночных фотонов считаются одним из важнейших компонентов квантовых вычислительных устройств и систем квантовой защищенной связи. Сеть национальных лабораторий в США работает над созданием квантового интернета, который позволил бы не только обмениваться данными по абсолютно безопасному каналу, но. Каждая из этих областей нуждается в квантовом Интернете — соединении квантовых устройств квантовыми коммуникационными каналами.
Наши проекты
- Новые технологии
- VK будет развивать квантовые вычисления на своей облачной платформе
- Главное сегодня
- Ученые разработали материал для создания жилых зон на Марсе
- До конца года в России построят ещё 1400 км квантовой сети
Научная Россия/Взгляд в будущее: квантовый интернет
Однако классические ретрансляторы нельзя использовать с квантовой информацией, поскольку любая попытка прочитать и скопировать информацию приведет к ее уничтожению. Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. Министерство энергетики США в ходе пресс-конференции, прошедшей 23 июля, сообщило о разработке «практически невзламываемого квантового интернета».
«Росатом» представил Владимиру Путину самый мощный в России квантовый компьютер
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». Изменение состояния одной квантовой системы мгновенно изменяет другую далёкую запутанную квантовую систему. По сути, теперь это одна система». Доктор Хэнсон и его команда использовали азотно-вакансионную систему. Это небольшое пустое пространство в синтетическом алмазе, применяемое для захвата электронов. Были созданы три такие системы.
Эта информация содержится в кубитах или квантовой версии классических вычислительных битов, используемых для хранения.
Информация становится запутанной, поскольку кубиты находятся в состоянии, когда их характеристики взаимозависимы. 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.
Технологии «умного» города, беспилотный транспорт, «умные» производства потребуют быстрого обмена данными при максимальной защищенности от взломов и хакерских атак, отметили в РВК.
Шифрование государственной важности Глобальная квантовая индустрия еще только формируется, сказал «Известим» Александр Повалко. Комплексные платформенные решения существуют только в Китае, поэтому новый проект является уникальным для России, добавил Александр Повалко. Учеными созданы самые долгоживущие сверхпроводниковые элементы Однако подобные проекты очень капиталоемкие, поэтому, помимо господдержки исследований, для запуска квантовой сети потребуется серьезное коммерческое финансирование, отметил Юрий Курочкин. По его мнению, в перспективе квантовые коммуникации станут технологией, обладание которой будет определять возможность цифрового суверенитета для государства. Как писали «Известия» , «Ростелеком» планирует создание сети передачи данных с квантовым шифрованием по маршруту Москва—Удомля Тверская область , между городами, в которых расположены крупнейшие дата-центры компании.
Это дало бы квантовому интернету большую пропускную способность, что позволит подключать сверхмощные квантовые компьютеры и другие устройства и запускать приложения, которые просто невозможны с имеющимся у нас Интернетом. Что такое квантовый интернет?
Так зачем нам он и что он делает? Для начала, квантовый интернет не является заменой обычного интернета, который у нас сейчас есть. Скорее это дополнение к нему. Он мог бы позаботиться о некоторых проблемах, которые мешают нынешнему интернету. Например, квантовый интернет обеспечит большую защиту от хакеров и киберпреступников. Прямо сейчас, если Алиса в Нью-Йорке отправляет сообщение Бобу в Калифорнии через Интернет, это сообщение проходит более или менее по прямой линии от одного побережья к другому. Попутно сигналы, которые передают сообщение, ухудшаются; повторители читают сигналы, усиливают и исправляют ошибки.
Но этот процесс позволяет хакерам «взломать» и перехватить сообщение.
Квантовая передача данных: как обстоят дела на сегодняшний день?
Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud. «Квантовые технологии и квантовый компьютер»: запись трансляции, видеоитоги. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета. Партнеры планируют ускорить развитие квантовых вычислений с помощью облачной платформы VK Cloud. Сегодня делают квантовые компьютеры, проложили квантовую связь между Москвой и Санкт-Петербургом, и совсем скоро в России заработает квантовый интернет.
В России рассказали про квантовый интернет
Последствия развития квантового интернета трудно представить и переоценить: он превосходит возможности и потенциал существующей сети буквально в миллиарды раз. Им удалось впервые сохранить и извлечь данные с квантовых компьютеров, что станет основой для передачи квантовой информации на большие расстояния. Мечта коллектива — создать квантовый процессор, который решает задачи быстрее, чем суперкомпьютер, и пригодится широкому кругу людей. Когда квантовые компьютеры станут широко распространенными, им потребуется надежный квантовый интернет. Доступ к квантовым компьютерам будет обеспечен в режиме 24/7 через обычный браузер.