Internet kwantowy - co to jest, jak działa? Zalety. sieć kwantowa
Internet kwantowy - co to jest, jak działa? Zalety. sieć kwantowa

Wideo: Internet kwantowy - co to jest, jak działa? Zalety. sieć kwantowa

Wideo: Internet kwantowy - co to jest, jak działa? Zalety. sieć kwantowa
Wideo: This Single Board Computer is Faster than a Mac Mini AND a Raspberry Pi 2024, Marsz
Anonim

Ostatnie badania przeprowadzone przez europejskich i rosyjskich naukowców wykazały, że ruch informacji kwantowej i klasycznej może z powodzeniem współistnieć w granicach tych samych światłowodowych linii transmisji danych. Umożliwia to w przyszłości stopniowe przejście od zwykłego Internetu do sieci opartej na paradoksach cząstek elementarnych, kwantowej sieci internetowej.

Przyspiesz badania

W branży komputerowej szykuje się rewolucja. Fizycy z University of Pennsylvania powiedzieli, że konwencjonalne chipy krzemowe osiągną swój limit w ciągu czterech lat. Dalsza ich redukcja nie będzie możliwa, więc zwykłe komputery nie mają długo życia.

internet kwantowy, co to jest?
internet kwantowy, co to jest?

Zostaną zastąpione przez całkowicie nowe technologie, komputery kwantowe. Zamiast żetonów będą cząstki elementarne. Dzięki temu możliwe jest drastyczne zmniejszenie gabarytów i zwiększenie wydajności. Jak dotąd te prototypy nie są szybsze niż słaby komputer, ale to tylko kwestia czasu. Z kolei wykorzystując najpotężniejszy potencjał, możliwe będzie szybsze rozwiązanieproblemy i trudności we wdrożeniu całkowicie nowego, kwantowego Internetu.

Tajemnice kwantowego internetu

Jak działa kwantowy internet? Co to jest i jaka jest jego istota? Różnica polega na tym, że opiera się na prawach mechaniki kwantowej. Została przyjęta przez naukowców jako gorące, ostre pole, które można wykorzystać do opisania zjawisk, które nie są w pełni zrozumiałe. Jednym z nich jest efekt fotoelektryczny.

Paradoksy fizyki kwantowej w służbie ludzkości

Dziś jest jasne: w niedalekiej przyszłości wkroczy takie zjawisko jak kwantowy Internet. Co może nam to przynieść lub jak będzie? Być może będzie to kolejny skok, podobny do wprowadzenia w przeszłości tranzystorów półprzewodnikowych.

Jego zasada opiera się na własności superpozycji i splątania kwantowego. Nie ma wyraźnego spinu, a przy pomiarze jednego drugi pokazuje coś przeciwnego. Dla pełniejszego zrozumienia oznacza to, że każda elementarna cząstka niosąca informacje jest niewidocznie połączona ze swoją „splątaną” parą. Co więcej, odległość między nimi nie odgrywa żadnej roli, informacje są przesyłane natychmiast.

Dzięki tym nietypowym przepisom otwierają się ogromne możliwości w zakresie szybkości i poufności przesyłania danych. Przechwycenie przesyłanych w ten sposób informacji nie jest możliwe bez zauważenia: każdy odczyt pozostawia ślady lub niszczy oryginalną informację.

Prędkość jest szybsza niż myśl

Jeśli chodzi o najnowsze dane dotyczące pomiaru prędkości przesyłania danych, zadziwiają one naszą wyobraźnię. Przewyższa prędkość światła o dziesięćtysiąc razy. Ale najprawdopodobniej naukowcy w przyszłości odkryją, że prędkość transmisji sygnału jest znacznie wyższa niż wcześniej określano, taki jest internet kwantowy. Co to znaczy? Co to może nam dać? Być może transmisja sygnałów na niewyobrażalne wcześniej odległości w kosmosie i nowe odkrycia.

Nowe technologie w fotonach

W technologii przekształcania fotonów w nośnik informacji rosyjscy naukowcy odkryli zastosowanie sztucznie wyhodowanych kryształów, a mianowicie diamentów.

internet sieci kwantowej
internet sieci kwantowej

Okazuje się, że światło przechodząc przez kryształy nabiera właściwości cieczy i zaczyna tworzyć krople, wiry, fale. Może być kierowany dowolnymi kanałami. Ogólnie zachowuje się jak płyn. W tym może rozprzestrzeniać się z bardzo małą prędkością, a nawet zatrzymać.

Jest to z jednej strony bardzo ciekawe i bardzo ważne, ponieważ pozwala manipulować światłem i robić wszystko, łącznie z uzyskaniem takiego zjawiska jak kwantowa sieć internetowa. Dzięki temu może być używany jako agent transferu informacji. Teraz jego głównym nośnikiem jest ładunek elektryczny. Ale to niedoskonały przedmiot. Dlatego każdy ruch lub przyspieszenie ładunku elektrycznego prowadzi do strat energii, które trafiają do otoczenia i nagrzewają procesor oraz elementy mikroukładu.

Sam Internet kosztuje ludzkość ponad 5% energii, którą produkuje. W związku z tym zastąpienie elektronu fotonami idealnie prowadziłoby do zmniejszenia utraty kolosalnej ilości energii. W związku z tym koszt samego Internetuspadnie.

Quantum Internet w Rosji

Działa w Rosji w Internecie kwantowym są wyjątkowe. Pomimo niskiego finansowania i różnego rodzaju przeszkód, naukowcy przeprowadzili wystarczającą liczbę eksperymentów i osiągnęli wiodącą pozycję w tej dziedzinie.

Rosja uruchomiła pierwszą kwantową sieć internetową
Rosja uruchomiła pierwszą kwantową sieć internetową

W efekcie udało nam się stworzyć wyjątkową instytucję na wysokim poziomie. Łączy grupy eksperymentalne i teoretyczne oraz badania stosowane. Instytut ten jest częściowo finansowany przez Gazprombank, częściowo przez państwo w różnych formach. W każdym razie jest to przykład, który rosyjska nauka powinna naśladować, nie zatrzymując się na niczym.

Podbijanie nowych terytoriów

Na obecnym etapie rozwoju Internetu kwantowego można wymienić tylko technologie ochrony danych wykorzystujące kryptografię kwantową. Takie sieci są dziś dość prostymi połączeniami punkt-punkt. Naukowcy dążą do stworzenia rozwiązań opartych na współpracy, które łączą różne kanały i metody szyfrowania.

Jeśli przyjrzysz się realizacji pomysłu, wyniki rosyjskich badaczy będą bardziej znaczące. Jednym z przykładów jest detektor emitera pojedynczego fotonu opracowywany w Instytucie Kurchatowa.

kwantowa prędkość internetu
kwantowa prędkość internetu

Aby zaistniało takie odkrycie, jak kwantowy Internet, naukowcy muszą rozwiązać trudności związane z połączeniem istniejącego dzisiaj specjalnego sprzętu do kwantowej transmisji danych i sieci telekomunikacyjnych.

Główne problemy dotyczą rozwiązania przełączania i wzmacniania sygnału. Jeśli wyślesz informację kwantową przez standardowy światłowód, to nie przejdzie ona przez regenerator. Dlatego jednym z rozwiązań jest zamiana sygnału na elektryczny, a następnie powrót do pierwotnej pozycji.

Dzisiaj limit wynosi trzysta kilometrów. Jest to odległość, przy której konieczna jest regeneracja sygnału optycznego. Potrzebujemy również prototypu przełącznika kwantowego. Całkowitą ilość problematycznych zadań można rozwiązać dopiero w ciągu dziesięciu lat. Mimo to w kręgach naukowych spierają się o możliwość „siodłania” kwantowego Internetu. Co może przynieść i jak może pomóc? Dziś nie ma jednoznacznej odpowiedzi, ale rozwiązanie kwestii wprowadzania i udostępniania takich technologii przeciętnemu obywatelowi na pewno poprawi jego jakość życia i bezpieczeństwo.

Nadchodzi nowa era

Chiny wyznaczyły dziś ambitny projekt polegający na wykonaniu 1200-kilometrowej transmisji sieci kwantowej za pomocą satelity.

internet kwantowy w rosji
internet kwantowy w rosji

W tej chwili osiągnięto maksymalną odległość stu kilometrów. Naukowcy opracowali sposób ochrony sygnału przed skutkami warunków meteorologicznych. Jednak ta sensacja jest najprawdopodobniej związana nie z teleportacją, która rośnie z roku na rok, ale z kryptografią kwantową, czyli innymi słowy z nowym systemem szyfrowania danych.

Kod kwantowy nie może zostać zhakowany, a dokładniej, gdy zostanie zhakowany, informacje znikają. W dobie cyberwojny oznacza to nietykalność. Kryptografia kwantowa jest od dawna wykorzystywana przez tych, którzy szukają gwarancjibezpieczeństwo. Jak np. kilka lat temu szwajcarskie banki zaczęły wymieniać dane o swoich klientach za pośrednictwem sieci kwantowej. Dziś ograniczają się do odległości kilkudziesięciu kilometrów. Rosyjskie Centrum Kwantowe przygotowuje się do wprowadzenia tego samego systemu, a także do opanowania transmisji sygnału kwantowego za pośrednictwem satelity kosmicznego.

Wprowadzenie i wdrożenie

Tymczasem w Petersburgu została uruchomiona pierwsza kwantowa sieć internetowa między dwoma budynkami uniwersyteckimi w Rosji.

sieć kwantowa
sieć kwantowa

Informacje są przesyłane zgodnie z prawami fizyki kwantowej. W tym obszarze inwestują teraz najmądrzejsze korporacje i rządy. Przyszła technologia przesyłania informacji jest wdrażana w oparciu o istniejącą. Kabel światłowodowy, znajomy komputer, ale nowy router i generator fotonów.

Istnienie nowego Internetu zaczyna się od lasera, w którym znajduje się źródło pojedynczych fotonów. Mają dobrą właściwość do przesyłania informacji w bezpieczny sposób. Nie można podzielić pojedynczego fotonu. Klucz jest uformowany w taki sposób, że czytanie nie jest możliwe. Aby foton stał się nośnikiem informacji, układ zmienia swój stan, fazę oscylacji fali impulsowej. Dziś poziom rozwoju technologii kwantowej jest porównywalny z tym, jak wyglądała komunikacja mobilna trzydzieści lat temu, minie kolejne pięć do dziesięciu lat, a kwant fotonów będzie w stanie zapewnić nam bezpieczny dostęp do informacji w Internecie.

Quantum Internet w Kazaniu

W Tatarstanie uruchomiono kwantową sieć internetową, jej eksperymentalna strona znajduje się w Kazaniu. Ten programjest ważnym osiągnięciem w rozwoju komunikacji kwantowej w Rosji. Według naukowców jest całkowicie odporna na ataki hakerów.

Dziś ochrona naszej sieci internetowej opiera się na szyfrowaniu algorytmów matematycznych, ale nawet najbardziej złożony kod można złamać. Im większe możliwości obliczeniowe hakerów, tym łatwiejsze i szybsze jest obliczenie algorytmu szyfrowania.

Technologia opisana w artykule stanie się nową strukturą bezpieczeństwa sieci. Internet kwantowy w Kazaniu zostanie połączony w cztery węzły w odległości 30-40 kilometrów od siebie. Koszt kompletacji między dwoma punktami to około stu tysięcy dolarów. Na odcinku eksperymentalnym sieć wykazała prędkość kwantowego internetu 117 kb/s na dystansie dwóch i pół kilometra. Ten wynik jest o rząd wielkości wyższy niż w badaniach europejskich. W sieci tłumienność transmisji bitów kwantowych w kanale optycznym wynosiła dwadzieścia dB. Odpowiada to linii o długości stu kilometrów.

internet kwantowy w tatarstanie
internet kwantowy w tatarstanie

Warto zauważyć, że projekt ten obejmuje operacyjną linię sieci telekomunikacyjnej infrastruktury Tattelecom.

Sieć połączy miasta

W 2017 roku planowane jest rozpoczęcie projektu wprowadzenia nowej technologii. Quantum Internet w Tatarstanie umożliwi łączenie biur w różnych miastach. Jest to jedno z głównych zadań postawionych przez Kazańskie Centrum Kwantowe KNITU-KAI i jego lidera. Obserwując ich sukcesy, bez wątpienia wierzy się, że tak właśnie będzie.

Zalecana: