Kvantti Internet - mikä se on, miten se toimii? Edut. kvanttiverkko

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Eurooppalaisten ja venäläisten tutkijoiden viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että kvantti- ja klassisen tiedon liikkuminen voi onnistua rinnakkain samojen kuituoptisten tiedonsiirtolinjojen rajoissa. Tämä mahdollistaa tulevaisuudessa asteittaisen siirtymisen tavallisesta Internetistä alkuainehiukkasten paradokseihin perustuvaan verkkoon, kvantti-Internet-verkkoon.

Nopeuta tutkimusta

Tietokoneteollisuudessa on syntymässä vallankumous. Pennsylvanian yliopiston fyysikot ovat sanoneet, että perinteiset piisirut saavuttavat rajansa neljässä vuodessa. Niitä ei ole mahdollista enää vähentää, joten tavallisilla tietokoneilla ei ole kauan elinaikaa.

Ne korvataan täysin uusilla teknologioilla, kvanttitietokoneilla. Sirujen sijasta tulee alkuainehiukkasia. Tämän ansiosta on mahdollista pienentää huomattavasti kokoa ja lisätä tuottavuutta. Toistaiseksi nämä prototyypit eivät ole nopeampia kuin heikko tietokone, mutta se on vain ajan kysymys. Voimakkainta potentiaalia käyttämällä puolestaan on mahdollista ratkaista nopeamminongelmia ja vaikeuksia täysin uuden kvantti-Internetin toteuttamisessa.

Kvantti-internetin mysteerit

Kuinka kvanttiinternet toimii? Mikä se on ja mikä on sen olemus? Erona on, että se perustuu kvanttimekaniikan lakeihin. Tiedemiehet ovat omaksuneet sen kuumana, ärtyisänä kenttänä, jota voidaan käyttää kuvaamaan ilmiöitä, joita ei täysin ymmärretä. Yksi niistä on valosähköinen vaikutus.

Kvanttifysiikan paradoksit ihmiskunnan palveluksessa

Tänään on selvää: lähitulevaisuudessamme tulee sellainen ilmiö kuin kvantti-Internet. Mitä tämä voi tuoda meille tai miten se tulee olemaan? Ehkä tämä on uusi harppaus, samanlainen kuin puolijohdetransistorien ottaminen käyttöön aiemmin.

Sen periaate perustuu superpositioon ja kvanttisekoittumiseen. Sillä ei ole tarkkaa spiniä, ja yhtä mitattaessa toinen osoittaa päinvastaista. Täydellisen ymmärryksen vuoksi tämä tarkoittaa, että jokainen informaatiota kantava alkeishiukkanen on näkymättömästi yhteydessä "kietoutuneeseen" parinsa. Lisäksi niiden välisellä etäisyydellä ei ole mitään merkitystä, tiedot välittyvät välittömästi.

Näitä poikkeavia lakeja käyttämällä avautuu suuria mahdollisuuksia tiedonsiirron nopeuteen ja luottamuksellisuuteen. Tällä tavalla lähetettyä tietoa on mahdoton siepata huomaamatta: lukeminen jättää jälkiä tai tuhoaa alkuperäisen tiedon.

Nopeus on nopeampaa kuin luullaan

Tietojensiirtonopeuden mittaustietojen viimeisimmät tiedot hämmästyttävät mielikuvitustamme. Se ylittää valon nopeuden kymmenellätuhat kertaa. Mutta mitä todennäköisimmin tutkijat tulevaisuudessa huomaavat, että signaalin siirtonopeus on paljon suurempi kuin aiemmin on määritetty, kuten kvantti-Internet. Mitä se tarkoittaa? Mitä tämä voi antaa meille? Ehkä signaalien välittäminen aiemmin arvaamattomille etäisyyksille avaruudessa ja uusia löytöjä.

Uutta teknologiaa fotoneissa

Venäläiset tiedemiehet ovat havainneet keinotekoisesti kasvatettujen kiteiden, nimittäin timanttien, käyttöä tekniikassa, jolla fotonit muunnetaan tiedon välittäjäksi.

Kävittää, että kun valo kulkee kiteiden läpi, se saa nesteen ominaisuuden ja alkaa muodostaa pisaroita, pyörteitä, a altoja. Se voidaan ohjata minkä tahansa kanavan kautta. Yleensä se käyttäytyy kuin neste. Mukaan lukien se voi levitä erittäin hitaasti tai jopa pysähtyä.

Tämä on toisa alta erittäin mielenkiintoista ja erittäin tärkeää, koska sen avulla voit manipuloida valoa ja tehdä mitä tahansa, mukaan lukien sellaisen ilmiön kuin kvantti-Internet-verkko. Tämä mahdollistaa sen käytön tiedonsiirtoagenttina. Nyt sen pääkantaja on sähkövaraus. Mutta se on epätäydellinen esine. Siksi kaikki sähkövarauksen liike tai kiihtyvyys johtaa energiahäviöihin, jotka menevät ympäristöön ja lämmittävät prosessorin ja mikropiirin elementtejä.

Internet itsessään maksaa ihmiskunnalle yli 5 % tuottamastaan energiasta. Siksi elektronin korvaaminen fotoneilla johtaisi ihanteellisesti v altavan energiamäärän vähenemiseen. Näin ollen itse Internetin hintaputoaa.

Kvantti Internet Venäjällä

Venäjällä tehdyt kvantti-internet-työt ovat ainutlaatuisia. Huolimatta vähäisestä rahoituksesta ja kaikenlaisista esteistä, tutkijat ovat tehneet riittävästi kokeita ja saavuttaneet johtavan aseman tällä alalla.

Tämän tuloksena onnistuimme luomaan ainutlaatuisen korkean tason laitoksen. Se yhdistää kokeellisia ja teoreettisia ryhmiä sekä soveltavaa tutkimusta. Tätä instituuttia rahoittaa osittain Gazprombank, osittain v altio eri muodoissa. Joka tapauksessa tämä on esimerkki, jota Venäjän tieteen tulisi seurata pysähtymättä mihinkään.

Uusien alueiden valloitus

Kvantti-Internetin nykyisessä kehitysvaiheessa vain kvanttisalausta käyttäviä tietosuojatekniikoita voidaan nimetä. Tällaiset verkot ovat nykyään melko yksinkertaisia point-to-point-yhteyksiä. Tutkijat pyrkivät luomaan yhteistyöratkaisuja, joissa yhdistyvät eri kanavat ja salausmenetelmät.

Jos seuraat idean toteutumista, venäläisten tutkijoiden tulokset ovat merkittävämpiä. Yksi esimerkki on Kurchatov-instituutissa kehitteillä oleva yhden fotonin säteilijän ilmaisin.

Kvantti-Internetin k altaisen löydön olemassaoloa varten tutkijoiden on ratkaistava vaikeudet yhdistää nykyiset kvanttidatan siirtoon ja tietoliikenneverkkoihin liittyvät erikoislaitteet.

Pääasiat liittyvät kytkennän ja signaalin vahvistuksen ratkaisuun. Jos lähetät kvanttipohjaista tietoa tavallisen optisen kuidun kautta, se ei kulje regeneraattorin läpi. Siksi yksi ratkaisu on muuttaa signaali sähköiseksi ja palata sitten alkuperäiseen asentoonsa.

Tänään raja on kolmesataa kilometriä. Tämä on etäisyys, jolla optinen signaali on regeneroitava. Tarvitsemme myös kvanttikytkimen prototyypin. Ongelmallisten tehtävien kokonaismäärä voidaan ratkaista vain kymmenessä vuodessa. Siitä huolimatta tieteellisissä piireissä he kiistelevät mahdollisuudesta "satulaa" kvantti-Internet. Mitä se voi tuoda ja miten se voi auttaa? Nykyään ei ole yksiselitteistä vastausta, mutta ratkaisu kysymykseen tällaisten teknologioiden käyttöönotosta ja tuomisesta tavalliselle kansalaiselle parantaa varmasti hänen elämänlaatuaan ja turvallisuuttaan.

Uusi aikakausi on tulossa

Kiina on tänään asettanut kunnianhimoisen projektin 1 200 kilometrin kvanttiverkon siirtoon satelliitin avulla.

Maksimimatka sata kilometriä on saavutettu tällä hetkellä. Tutkijat ovat kehittäneet tavan suojata signaalia sääolosuhteiden vaikutuksilta. Tämä tunne ei kuitenkaan liity todennäköisemmin teleportaatioon, joka lisääntyy joka vuosi, vaan kvanttisalaukseen, toisin sanoen uuteen tietojen salausjärjestelmään.

Kvanttikoodia ei voi murtautua, tarkemmin sanottuna, kun se hakkeroidaan, tieto katoaa. Kybersodan aikakaudella tämä tarkoittaa haavoittumattomuutta. Takuita etsivät ovat käyttäneet kvanttisalausta jo pitkäänturvallisuus. Miten esimerkiksi muutama vuosi sitten sveitsiläiset pankit alkoivat vaihtaa tietoja asiakkaistaan kvanttiverkon kautta. Nykyään ne rajoittuvat useiden kymmenien kilometrien etäisyydelle. Venäjän kvanttikeskus valmistautuu ottamaan käyttöön saman järjestelmän sekä hallitsemaan kvanttisignaalin lähetyksen avaruussatelliitin kautta.

Esittely ja toteutus

Samaan aikaan ensimmäinen kvantti-Internet-verkko otettiin käyttöön Pietarissa kahden Venäjän yliopistorakennuksen välillä.

Tietoa välitetään kvanttifysiikan lakeja käyttäen. Älykkäimmät yritykset ja hallitukset investoivat nyt tälle alueelle. Tulevaisuuden tiedonsiirtoteknologiaa toteutetaan nykyisen pohj alta. Valokuitukaapeli, tuttu tietokone, mutta uusi reititin ja fotonigeneraattori.

Uuden Internetin olemassaolo alkaa laserilla, jossa yksittäisten fotonien lähde sijaitsee. Niillä on hyvä ominaisuus siirtää tietoa turvallisesti. Yhtä fotonia ei voi jakaa. Avain on muotoiltu siten, että lukeminen ei ole mahdollista. Muuttaakseen fotonin tiedon kantajaksi järjestelmä muuttaa tilaansa, impulssiaallon värähtelyn vaihetta. Nykyään kvanttiteknologian kehitystaso on verrattavissa siihen, miltä matkaviestintä näytti kolmekymmentä vuotta sitten, kuluu vielä viidestä kymmeneen vuotta ja fotonikvantit voivat tarjota meille turvallisen tiedon Internetin.

Kvantti Internet Kazanissa

Tatarstanissa on käynnistetty kvantti-Internet-verkko, jonka koepaikka sijaitsee Kazanissa. Tämä ohjelmaon tärkeä saavutus kvanttiviestinnän kehittämisessä Venäjällä. Tiedemiesten mukaan hän on täysin immuuni hakkereiden hyökkäyksille.

Tänä päivänä Internet-verkkomme suojaus perustuu matemaattisten algoritmien salaukseen, mutta monimutkaisinkin koodi voidaan murtaa. Mitä tehokkaammat hakkereiden laskentaominaisuudet ovat, sitä helpompaa ja nopeampaa on salausalgoritmin laskeminen.

Artikkelissa kuvatusta tekniikasta tulee uusi verkon suojausrakenne. Kvantti Internet Kazanissa yhdistetään neljään solmuun, jotka sijaitsevat 30-40 kilometrin etäisyydellä toisistaan. Kahden pisteen välillä valitseminen maksaa noin satatuhatta dollaria. Kokeellisessa osassa verkko osoitti Internetin kvanttinopeudeksi 117 kb / s kahden ja puolen kilometrin etäisyydellä. Tämä tulos on suuruusluokkaa suurempi kuin eurooppalaisissa kokeissa. Verkossa kvanttibittien lähetyshäviönopeus optisella kanavalla oli kaksikymmentä dB. Tämä vastaa sadan kilometrin pituista jonoa.

Huomaa, että tämä hanke koskee Tattelecomin infrastruktuurin tietoliikenneverkon käyttölinjaa.

Verkko yhdistää kaupungit

Vuonna 2017 on tarkoitus käynnistää projekti uuden teknologian käyttöönottamiseksi. Quantum Internet Tatarstanissa mahdollistaa toimistojen yhdistämisen eri kaupungeissa. Tämä on yksi Kazanin kvanttikeskuksen KNITU-KAI ja sen johtajan asettamista päätehtävistä. Heidän menestymistään katsellessa uskoo epäilemättä, että näin tulee käymään.