Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть | hi-news.ru. Квантовая сеть

Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть

Hi-News.ru
Темы
Технологии
Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть

Ученым из Российского квантового центра (РКЦ) удалось запустить первую в России многоузловую квантовую сеть, предназначенную для передачи данных. В разработке отечественных специалистов используется одновременно два метода шифрования информации, что делает такой способ передачи данных крайне защищенным.

Первые квантовые сети начали появляться в нашей стране еще три года назад, а работающая линия связи была запущена в Университете ИТМО в 2014 году. Эта линия связала квантовым каналом два корпуса вуза. В июне прошлого года было объявлено о запуске первой «городской» линии связи между двумя отделениями банка, а в сентябре 2016 пресс-служба МГУ сообщила о соединении двух точек в городах Подмосковья. В мае этого года в Казани был проведен первый в России сеанс квантовой «телефонной» связи. Нынешняя разработка сотрудников РКЦ представляет из себя квантовую сеть, состоящую из трех узлов и двух квантовых каналов, связанных друг с другом. Квантовая защищенная связь сама по себе может быть установлена только напрямую между двумя точками, и если сеть имеет сложную структуру, то квантовые сегменты сети необходимо связывать друг с другом узлами с повторителями, в которых используются «обычные» методы обработки данных. Эти «обычные» узлы и создают бреши в системе безопасности, что практически сводит на нет всю пользу от использования квантовых линий для безопасной передачи данных. По заявлению сотрудника РКЦ Алексея Федорова,

«Методы квантовой защиты данных хорошо отработаны в лабораторных условиях, но при переносе их на существующую телекоммуникационную и криптографическую инфраструктуру возникает множество проблем, в частности, при использовании реальных городских линий связи. Нам удалось успешно решить одну из них – использование в одной сети двух разных методов кодирования информации».

Для улучшения защиты на разветвленной линии связи специалисты использовали шифрование информации при помощи квантовых ключей на «обычных» участках линий связи. На базе оптоволоконных сетей было создано 2 канала: длиной в 30 и 15 километров соответственно. На первом из участков данные кодировались с помощью поляризации фотонов, на втором – в их фазе. В ходе эксперимента скорость генерации квантовых ключей на первом участке составила 0,1 килобита в секунду, а скорость генерации секретного ключа, пригодного для шифрования – 0,02 килобита в секунду.

«Такой скорости генерации ключа достаточно для обновления ключей в существующих устройствах шифрования. В будущих экспериментах скорость генерации может быть увеличена. Применение двух методов кодирования в рамках одной сети позволяет использовать для обработки и шифрования данных уже существующие программные решения и платформы. Это избавляет банки и других пользователей квантовых сетей от необходимости разрабатывать новые продукты, а просто дает возможность встраивать квантовые каналы в уже существующую телекоммуникационную инфраструктуру».

Основано на материалах РИА «Новости»

Запущена первая в России многоузловая квантовая сеть Владимир Кузнецов

Высший разум рекомендует:

hi-news.ru

Запущена единственная в СНГ многоузловая квантовая сеть

Группа ученых из Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ и Университета ИТМО успешно запустила первую в России и СНГ многоузловую квантовую сеть в полном режиме. Впервые в отечественной практике квантовыми каналами на базе действующей городской телекоммуникационной инфраструктуры объединены четыре точки, расположенные в разных районах столицы Татарстана.

Квантовая установка

Проект полностью основан на российских разработках, которые по своим техническим характеристикам не уступают передовым зарубежным аналогам, а по ряду параметров превосходят их.

Квантовые коммуникации гарантируют абсолютную неуязвимость линий связи для хакерских атак. В отличие от математических алгоритмов шифрования, даже самый сложный из которых можно «раскусить», в системе квантовых коммуникаций на защиту данных встают фундаментальные законы квантовой физики: носителями информации здесь выступают одиночные фотоны, которые необратимо изменяются при любой попытке перехвата сигнала – таким образом, пользователь мгновенно узнает о вторжении в канал. Технологии квантовой связи лягут в основу инфраструктуры сетевой безопасности будущего, а в перспективе интегрируются в концепцию «Интернета вещей», что кардинально изменит повседневный технологический уклад. Именно поэтому над развитием данных технологий работают ученые ведущих стран мира. Крупнейшие многоузловые квантовые сети созданы в США (разработка Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA)), Европе (SEQOQC), Японии (Сеть Токио, разработчик – компания Toshiba) и Китае.

Пилотный сегмент Казанской квантовой сети, соединивший два из четырех узлов, был протестирован в августе 2016 года. Сейчас полностью налажена коммуникация между всеми четырьмя точками и разработан новый протокол передачи данных, оптимизированный для городской инфраструктуры. Сеть реализуется на действующих оптоволоконных линиях связи оператора «Таттелеком». Два узла расположены в главных коммутационных станциях «Таттелекома» на разных берегах реки Казанки, еще два – в зданиях КНИТУ-КАИ. Точки находятся на расстоянии около 10 км друг от друга, при этом длина оптического кабеля между отдельными узлами в ходе технических испытаний достигала 30-40 км.

Во время запуска между узлами сети производилась передача команд управления и пересылка демонстрационных файлов, а также была протестирована аудиосвязь посредством квантового кодирования – фактически в режиме «квантового телефона». В основе сети лежит технология квантовой коммуникации на боковых частотах, обладающая высокими параметрами скорости передачи квантовых бит в сети (до 10 раз выше альтернативных проектов, реализуемых в России и мире). В ходе испытаний скорость генерации просеянных квантовых последовательностей на отдельных участках сети превышала 100 кбит/с.

«Данный проект создает базу для развития национальной инфраструктуры квантовых коммуникаций. Разрабатываемая технология ляжет в основу распределенных защищенных сетей нового поколения: если раньше операторы обеспечивали исключительно доставку данных, то теперь они смогут предоставлять клиентам и сервисы защищенной передачи данных, формируя многопользовательскую доверенную среду. Это будет достигнуто с помощью масштабирования предлагаемого нами решения и формирования стандартов в области квантовой связи, – поясняет руководитель лаборатории квантовой информатики международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО и лаборатории практической квантовой криптографии Казанского квантового центра Артур Глейм. – Дальнейшие планы развития казанской сети идут в двух направлениях: во-первых, совершенствование параметров квантового канала (скорости, дальности и других), а во-вторых, стыковка и развитие на его основе самых разных информационных сервисов – от центров обработки данных и систем, обеспечивающих бесперебойную работу различных объектов городского хозяйства, до мобильной связи и, например, мессенджеров».

Артур Глейм

«Наш союз с Университетом ИТМО очень удачен и основан на общих научных интересах, – комментирует директор Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ Сергей Моисеев. – Исходная система передачи квантового ключа была сделана в Санкт-Петербурге, мы же помогаем ее усовершенствовать. Лаборатория КНИТУ-КАИ уже больше 15 лет занимается квантовой памятью, но нашим разработкам нужно было найти и практическое применение, а коллегам из Университета ИТМО требовалась квантовая память для осуществления коммуникаций на большие расстояния. Уже два года мы плотно сотрудничаем. В дальнейшем мы планируем создать репитер (усилитель сигнала, который сохраняет квантовое состояние и передает его по каналу, что позволяет увеличивать дальность связи) и сертифицировать сеть. Ежедневно мы проводим технические испытания сети, улучшаем маршрутизацию, стабилизируем аппаратуру».

Директор по информатизации и новым технологиям ПАО «Таттелеком» Альберт Яковлев, в свою очередь, убежден, что данная технология квантового шифрования позволит банковским структурам, госорганам и спецслужбам, использующим для передачи данных выделенные оптические волокна, передавать информацию между своими объектами с нулевой вероятностью несанкционированного доступа.

«Подобные единичные разработки существуют и за рубежом, но отечественные потребители могут получить преимущество по стоимости и доступности технической поддержки напрямую от российских разработчиков, – отмечает он. – Уровень использования оптических каналов связи в будущем значительно возрастет, что открывает широкие перспективы применения технологии на практике. Использование квантового шифрования повысит уровень информационной безопасности на национальном уровне».

Ранее на территории СНГ в городских условиях запускались линии квантовых коммуникаций, соединяющие только две точки. Самая первая заработала в Университете ИТМО в 2014 году: ученые связали квантовым каналом два корпуса вуза через действующий подземный оптоволоконный кабель. В июне 2016 года Российский квантовый центр анонсировал запуск еще одной городской линии квантовой связи – между двумя московскими зданиями Газпромбанка, а в сентябре 2016 года МГУ сообщил о соединении двух точек в городах Подмосковья. В рамках казанского проекта впервые в СНГ удалось объединить в сеть несколько абонентов – по словам разработчиков, многоузловая структура требует принципиально иных технических решений, нежели система «точка – точка».

Казанская квантовая сеть создается в рамках Национальной технологической инициативы по направлению SafeNet, ориентированному на развитие новых персональных систем сетевой безопасности и квантовых коммуникаций в России, при поддержке Консорциума в области квантовых технологий.

Пресс-служба Университета ИТМО

news.ifmo.ru

Построена первая квантовая сеть

15 апреля 2012

Исследователи из Института квантовой оптики им. Макса Планка (MPQ) создали простую квантовую сеть с помощью одиночных атомов и фотонов.

вантовая сеть – коммуникационная сеть, функционирующая на основе эффекта квантовой сцепленности состояний. Наименьшим элементом квантовой информации является кубит (квантовый бит). Как и бит, он допускает два собственных состояния – «0» и «1», но, в отличие от бита, может одновременно находиться в состояниях «1» и «0» (состояние суперпозиции).

Квантовые объекты могут использоваться для хранения кубитов. В исследованиях немецких ученых кубиты хранились во внутреннем состоянии одиночного атома рубидия, помещенного в оптический резонатор. Этот атом передавал кубит, испуская единичный фотон. Состояние поляризации фотона указывало на квантовое состояние испустившего его атома. Фотон, переданный в другой узел сети, поглощался вторым атомом рубидия, который таким образом принимал информацию о состоянии первого атома. Фотонная связь использовалась для запутывания двух атомов, находящихся в разных узлах сети. Известно, что свойства запутанных частиц коррелируют друг с другом, поэтому манипулирование одной из них влияет на другую.

Ученые передавали кубит от одного фотона одному атому, и наоборот. Кроме того, им удалось передать кубит с помощью фотона по оптоволокну длиной 21 м. Исследователи считают, что такая организация квантовой сети очень перспективна, т.к. масштабируема.

Отдельные атомы образуют узлы элементарной квантовой сети, в которой информация передается с помощью контролируемого обмена единичными фотонами. Рисунок: Andreas Neuzner, MPQ

Для передачи информации между атомом и фотоном атомы помещались между двумя зеркалами, действовавшими как оптический резонатор. Поступивший в резонаторную полость фотон отражался между зеркалами несколько тысяч раз, пока его не поглощал атом рубидия. Фотоны, испускавшиеся из атома внутри резонаторной полости, направлялись в другой узел сети.

Таким образом, ученые создали прототип квантовой сети, обеспечивающей обратимый обмен квантовой информацией между узлами. При этом созданное квантовозависимое состояние между двумя узлами удерживалось в течение 100 мкс, а на генерацию сцепленности требовалось около 1 мкс.

Возможно, в дальнейшем с помощью эффекта квантовой спутанности и повторителей удастся передавать информацию на достаточно большие расстояния, не используя фотонные носители.

Ученые утверждают, что созданная ими сеть может стать средством телепортации (передачи квантового состояния на расстояние с помощью разъединенной в пространстве сцепленной пары и классического канала связи) квантовой информации, а также основой для построения квантового интернета.

Источник: Electronics News

Читайте также:IBM совершила прорыв на пути создания квантового компьютераЗащищенный квантовый компьютер создан внутри алмазаПентаценовые тонкопленочные транзисторы продолжают совершенствоватьсяСемь университетов США пытаются создать квантовую память

www.russianelectronics.ru

Квантовая сеть Википедия

Эта статья — о Реализации и принципах работы квантовой сети . О математические принципы см. Квантовый канал.

Квантовая сеть — коммуникационная сеть, защищающая передаваемые данные с использованием фундаментальных законов квантовой механики. Является практической реализацией так называемой квантовой криптографии. Квантовые сети формируют важный элемент квантовых вычислений и квантовых систем криптографии. Они допускают транспортировку квантовой информации между физически разделенными квантовыми системами. В распределенных квантовых вычислениях сетевые узлы в сети могут обрабатывать информацию, выполняя функцию квантовых вентилей. Безопасная передача данных может быть реализована с помощью алгоритмов квантового распределения ключей.

В квантовых сетях, использующих в качестве среды передачи оптоволокно или свободное пространство, важную роль играет передача чистых квантовых состояний в виде фотонов на большие расстояния.

Идея квантовых сетей активно стала обсуждаться[источник не указан 713 дней] после успешных экспериментов по квантовой телепортации[уточнить].

Применение

Квантовое распределение ключей

Диаграмма протокола BB84: поляризованный фотон передается от Алисы по незащищенному квантовому каналу и перехватывается Бобом, в то время как Ева пытается подслушать канал передачи данных.

Множество существующих квантовых сетей разработаны для поддержки квантового распределения ключей (QKD) между классическими вычислительными средами. Такое применение квантовых сетей упрощает совместное использование секретного ключа шифрования между двумя сторонами. В отличие от классических алгоритмов распределения ключей, таких, как алгоритм обмена ключами Диффи-Хеллмана, квантовое распределение ключей обеспечивает безопасность через физические свойства, а не трудность математической задачи. Первый протокол квантового распределения ключей, BB84, был предложен Чарльзом Беннетом и Жилем Брассаром в 1984 году и был реализован во многих исследовательских квантовых сетях. В этом протоколе кубиты отправлены от одной стороны к другой через небезопасную квантовую сеть. Из-за свойств квантовой механики и теоремы о запрете клонирования, подслушивающий не может определить ключ, не будучи обнаруженным отправителем и получателем. В то время как протокол BB84 полагается на суперпозицию состояний кубита, чтобы обнаружить подслушивание, другие протоколы используют запутанные кубиты. Это протоколы E91, предложенный Артуром Экертом и BBM92, предложенный Чарльзом Беннетом, Жилем Брассаром и Дэвидом Мермином

Передача квантового состояния

В большой системе квантовых вычислений, множество отдельных квантовых компьютеров могут взаимодействовать и передавать данные через сеть. При таком взаимодействии, для сети выгодно поддерживать передачу запутанных кубитов. Рассмотрим следующий сценарий: k{\displaystyle k} квантовых компьютера, каждый из них содержит n{\displaystyle n} кубитов. В классической сети для передачи полного состояния одного квантового компьютера потребуется 2n{\displaystyle 2^{n}} бит данных. Однако, используя квантовую сеть, состояние можно передать с помощью n{\displaystyle n} кубитов. Аналогично, если возможно достичь запутанности между всеми компьютерами в сети, у системы в целом будет 2kn{\displaystyle 2^{kn}} объединённых пространств состояний, против k2n{\displaystyle k2^{n}} для классически подключенных квантовых компьютеров.

Метод работы

Физический уровень

Основной способ взаимодействия квантовых сетей на больших расстояниях — это использование оптических сетей и фотонных кубитов. Оптические сети имеют преимущество повторного использования существующего оптоволокна. А свободные сети могут быть реализованы так, что смогут передавать квантовую информацию по воздуху или в вакууме.

Оптоволоконные сети

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 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.

Сети свободного пространства

Квантовые сети свободного пространства подобно оптоволоконным сетям, но полагаются на угол обзора между связывающимися сторонами вместо использования оптоволоконного соединения. Сети свободного пространства обычно поддерживают более высокую скорость передачи, чем оптоволоконные сети и не учитывают поляризационную перестановку вызванную оптоволокном.

Квантовая электродинамика полости

Телекоммуникационные лазеры и спонтанное параметрическое рассеяние, объединенные с фотодетекторами могут использоваться для квантового распределения ключей. 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, хранящиеся в отдельных атомах в оптических полостях, так и из них. В дополнение к созданию удаленной запутанности между удаленными атомами, это позволяет осуществлять передачу квантовых состояний между отдельными атомами, используя оптоволокно.

Каналы с помехами

Квантовые повторители

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. Это позволяет избежать проблем, связанных с отправкой одиночных фотонов по длинной линии передачи с высокими потерями. Однако для осуществления квантовой телепортации необходима пара запутанных кубитов, по одному на каждом конце линии передачи. Квантовые повторители позволяют создать запутанность в удаленных узлах без физической отправки запутанного кубита на всё расстояние.

В этом случае квантовая сеть состоит из множества коротких каналов связи, длинной десятки или сотни километров. В простейшем случае, с одним повторителем, создается две пары запутанных кубитов: |A⟩{\displaystyle |A\rangle } и |Ra⟩{\displaystyle |R_{a}\rangle } расположенные на отправителе и повторителе, а вторая пара |Rb⟩{\displaystyle |R_{b}\rangle } и |B⟩{\displaystyle |B\rangle } на повторителе и получателе соответственно. Эти начальные запутанные кубиты легко создать, например, с помощью спонтанного параметрического рассеяния, физически передавая один кубит на соседний узел. При этом повторитель может выполнить измерение состояния Белла на кубитах |Ra⟩{\displaystyle |R_{a}\rangle } и |Rb⟩{\displaystyle |R_{b}\rangle } телепортировав таким образом квантовое состояние |Ra⟩{\displaystyle |R_{a}\rangle } в |B⟩{\displaystyle |B\rangle }. Это имеет эффект «свопинга» запутанности, таким образом, что |A⟩{\displaystyle |A\rangle } и |B⟩{\displaystyle |B\rangle } теперь запутанны на расстоянии в 2 раза сильнее, чем начальные запутанные пары кубитов. Сети таких повторителей могут использоваться как линейно, так и иерархическим образом, для создания запутанности на большие расстояния.

Исправление ошибок

Ошибки при передаче данных можно разделить на два типа: ошибки потерь (из-за свойств оптоволокна/среды) и ошибки работы (такие как деполяризация, дефазировка и т. д.). В то время как избыточность можно использовать, чтобы обнаружить и ис ошибки в классической сети, созданию избыточных кубитов препятствует теорема о запрете клонирования. Поэтому введены другие типы исправления ошибок, как код Шора или один из более общих и эффективных алгоритмов. Принцип их работы в распределении квантовой информации через многократно запутанные кубиты так, что и ошибки работы, и ошибки потерь могут быть исправлены.

В дополнение к квантовому исправлению ошибок, классическое исправление ошибок может использоваться квантовыми сетями в особых случаях, таких как квантовое распределение ключа. В этих случаях цель квантовой передачи состоит в том, чтобы надежно передать строку классических битов. Например, код Хемминга может быть применен к строке битов до кодирования и передачи данных в квантовой сети.

Классические сети с использованием квантового распределения ключей для классической криптографии

Две компании, «idQuantique (англ.)русск.» (Швейцария), «MagiQTech (англ.)русск.» (США) предлагают коммерчески доступные устройства квантового распределения ключей и классической криптографии[1].

Ученые из Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ и Университета ИТМО совместно произвели запуск пилотного сегмента первой в России многоузловой квантовой сети (4 узла, порядка ста кбит/c просеянной квантовой последовательности, линии протяжённостью в единицы км).[2]

В Китае в ноябре 2016 года было завершено создание квантовая коммуникационная линия[неизвестный термин][уточнить] длиной 712 километров Хэфэй-Шанхай с 11 станциями, строительство заняло 3 года. По сообщению Chen Yu’ao планируется, что на её базе будет создана линия Пекин-Шанхай общей длиной порядка 2 тыс. км[3][4][5].

Квантовый «Интернет»

Высказываются предложения создания квантовых сетей, в которых узлы хранили бы квантовые состояния и обменивались ими через «квантовую сеть» с целью создания территориально распределенных квантово-запутанных систем[6].

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

wikiredia.ru

Квантовый интернет - что это, как работает? Преимущества. Квантовая сеть

Бизнес 7 октября 2016

Последние исследования, реализованные европейскими и российскими учёными, показали, что перемещение квантовой и классической информации может удачно сосуществовать в границах одних и тех же оптоволоконных линий трансляции данных. Это даёт возможность в будущем для постепенного перехода от привычного интернета, к сети на основе парадоксов элементарных частиц, сети квантового интернета.

Ускоряемся в исследованиях

В компьютерной индустрии назревает переворот. Физики из Пенсильванского университета заявили, что через четыре года обычные кремниевые микросхемы достигнут своего предела. Уменьшать их дальше будет не возможно, поэтому обычным компьютерам осталось жить не долго.

квантовый интернет что это

На их смену придут принципиально новые технологии, квантовые компьютеры. Вместо микросхем будут находиться элементарные частицы. Благодаря этому возможно резко уменьшить размеры и повысить производительность. Пока эти прототипы работают не быстрее слабого компьютера, но это всего лишь вопрос времени. В свою очередь, используя мощнейший потенциал, удастся более быстро решить проблемы и сложности при внедрении принципиально нового, квантового интернета.

Загадки квантового интернета

Как работает квантовый интернет? Что это такое и в чем его суть? Отличие в том, что он базируется на законах квантовой механики. Она была воспринята учёными как горячая, резкая область, которая может быть применена для описания явлений, до конца не понятых. Одним из них считается фотоэлектрический эффект.

Видео по теме

Парадоксы квантовой физики на службе у человечества

На сегодня понятно: в наше ближайшее будущее войдёт такое явление, как квантовый интернет. Что это может нам принести или как это будет? Возможно, это будет очередной скачек, подобный внедрению полупроводниковых транзисторов в прошлом.

Принцип его основан на свойстве суперпозиции и квантовой запутанности. Он не имеет определённого спина и при измерении одной, вторая показывает противоположный. Для более полного понимания это означает, что каждая элементарная частица, несущая информацию, невидимо связана с её «запутанной» парой. Причём расстояние между ними не играет ни какой роли, информация передаётся мгновенно.

Используя эти аномальные законы, открываются огромные возможности в скорости и конфиденциальности передачи данных. Перехватить информацию, отправленную таким путём, оставшись незамеченным, невозможно: любое чтение оставляет следы, либо уничтожает исходную информацию.

Скорость быстрее мысли

Что касается последних данных по измерению скорости передачи данных, то они поражают наше воображение. Она превышает скорость света в десять тысяч раз. Но, скорее всего, учёные в будущем обнаружат, что скорость передачи сигнала намного выше определённой ранее, таков квантовый интернет. Что это значит? Что нам может это дать? Возможно, передачу сигналов на ранее немыслимые расстояния в космосе и новые открытия.

Новые технологии в фотонах

В технологии превращения фотонов в носитель информации российские учёные нашли применение искусственно выращенных кристаллов, а именно алмазов. квантовая сеть интернет 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.

Интернет сам по себе стоит уже человечеству более 5% производимой им энергии. 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 россии запустили первую квантовую интернет сеть 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. скорость квантового интернета

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. Поэтому один из вариантов решения это превращение сигнала в электрический и затем возврат в исходное положение.

На сегодня предел равен трёмстам километрам. Это дистанция, на которой необходимо производить регенерацию оптического сигнала. Также нужен прототип квантового коммутатора. Общий объем наличия проблемных задач может быть решён только в пределах десяти лет. Тем не менее, в учёных кругах утверждают о возможности «оседлать» квантовый интернет. Что это может принести и чем помочь? На сегодня нет однозначного ответа, но решение вопроса о внедрении и доведении подобных технологий к рядовому жителю, однозначно повысит его качество жизни и безопасность.

Новая эпоха наступает

Китай на сегодня поставил амбициозный проект, сделать передачу по квантовой сети на 1200 километров, используя спутник. квантовый интернет в россии На данный момент достигнута дистанция максимум сто километров. Учёные разработали, как уберечь сигнал от воздействия метеорологических условий. Впрочем, эта сенсация скорее связана не с телепортацией, которая увеличивается с каждым годом, а с квантовой криптографией, другими словами, новой системой шифрования данных.

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. квантовая 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. На экспериментальном участке сеть показала скорость квантового интернета 117кб/c с дистанцией два с половиной километра. Этот результат на порядок выше, чем в европейских испытаниях. В сети показатель потерь передачи квантовых бит в оптическом канале составил двадцать дБ. Это эквивалентно длине линии сто километров. квантовый интернет в татарстане Стоит заметить, что в данном проекте задействована действующая линия телекоммуникационной сети инфраструктуры «Таттелеком».

Сеть соединит города

В 2017 году предполагается начать проект по внедрению новой технологии. Квантовый интернет в Татарстане позволит соединить офисы в различных городах. Это одно из главнейших заданий, которые ставит перед собой Казанский квантовый центр КНИТУ-КАИ и его руководитель. Наблюдая за их успехами, без сомнений верится, что так оно и будет.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Квантовая сеть Википедия

Эта статья — о Реализации и принципах работы квантовой сети . О математические принципы см. Квантовый канал.

Применение[ | код]

Квантовое распределение ключей[ | код]

Передача квантового с

ru-wiki.ru

Квантовая сеть — Википедия

Эта статья — о Реализации и принципах работы квантовой сети . О математические принципы см. Квантовый канал.

Идея квантовых сетей активно стала обсуждаться[источник не указан 712 дней] после успешных экспериментов по квантовой телепортации[уточнить].

Применение

Квантовое распределение ключей

Передача квантового состояния

Видео по теме

Метод работы

Физический уровень

Оптоволоконные сети

Сети свободного пространства

Квантовая электродинамика полости

Каналы с помехами

Квантовые повторители

Диаграмма квантовой телепортации

Исправление ошибок

Ошибки при передаче данных можно разделить на два типа: ошибки потерь (из-за свойств оптоволокна/среды) и ошибки работы (такие как деполяризация, дефазировка и т. д.). В то время как избыточность можно использовать, чтобы обнаружить и исправить ошибки в классической сети, созданию избыточных кубитов препятствует теорема о запрете клонирования. Поэтому введены другие типы исправления ошибок, как код Шора или один из более общих и эффективных алгоритмов. Принцип их работы в распределении квантовой информации через многократно запутанные кубиты так, что и ошибки работы, и ошибки потерь могут быть исправлены.