Internet cuántica - como é, como funciona? Vantaxes. Rede cuántica

Estudos recentes, realizados por científicos europeos e rusos, demostraron que o movemento da información cuántica e clásica pode coexistir con éxito nos límites das mesmas liñas de transmisión de datos de fibra óptica. Isto dá unha oportunidade no futuro para unha transición gradual da Internet habitual, á rede baseada nas paradojas das partículas elementais, a rede cuántica de Internet.

Acelerar na investigación

A industria informática está creando un golpe de estado. Os físicos da Universidade de Pensilvania dixeron que en catro anos os chips de silicio habituais alcanzarán o seu límite. Redúzalos máis aínda non será posible, polo que as computadoras ordinarias teñen que vivir non moito tempo.

Serán substituídas por tecnoloxías fundamentalmente novas, ordenadores cuánticos. En lugar de chips, haberá partículas elementais. Debido a isto, é posible reducir drásticamente o tamaño e aumentar a produtividade. Aínda que estes prototipos non funcionan máis rápido que unha computadora débil, só é cuestión de tempo. Á súa vez, utilizando o potencial máis poderoso, será posible resolver problemas e dificultades de forma máis rápida ao introducir unha Internet cuántica fundamentalmente nova.

Misterios da Internet cuántica

Como funciona a Internet cuántica? ¿Que é e cal é a súa esencia? A diferenza é que está baseado nas leis da mecánica cuántica. Foi percibido polos científicos como unha área quente e afiada, que se pode usar para describir fenómenos que non se comprenden completamente. Un deles é o efecto fotoeléctrico.

Paradoxos da física cuántica ao servizo da humanidade

Hoxe en día está claro: nun futuro próximo entraremos nun fenómeno tan semellante á Internet cuántica. Que nos pode traer ou como será? Quizais este será outro salto, semellante á introdución de transistores semicondutores no pasado.

O seu principio baséase na propiedade da superposición e englobación cuántica. Non ten un determinado xiro e ao medir un, o segundo mostra o contrario. Para unha comprensión máis completa, isto significa que cada información elemental de transporte de partículas está asociada invisiblemente co seu par "enredado". E a distancia entre eles non ten ningún papel, a información transmítese de inmediato.

Usando estas leis anómalas, hai grandes oportunidades na velocidade e privacidade da transmisión de datos. É imposible interceptar a información enviada deste xeito, deixada sen ser detectada: calquera lectura deixa rastros ou destrúe a información inicial.

A velocidade é máis rápida do que se pensaba

En canto aos últimos datos sobre a medición da taxa de transferencia de datos, son sorprendentes para a nosa imaxinación. Supera a velocidade da luz dez mil veces. Pero, moi probablemente, os científicos no futuro atoparán que a velocidade de transmisión de sinal é moito maior que a anteriormente definida, tal é a internet cuántica. Que significa isto? Que podemos dar? Quizais, a transmisión de sinais a distancias previamente impensables no espazo e novos descubrimentos.

Novas tecnoloxías en fotóns

Na tecnoloxía de conversión de fotóns a un operador de información, os científicos rusos atoparon o uso de cristais cultivados artificialmente, é dicir, diamantes. Resulta que cando a luz atravesa os cristais, adquire a propiedade dun líquido e comeza a formar gotículas, vórtices e ondas. Pode ser enviada por calquera canle. En xeral, compórtase como un líquido. Incluíndo que pode estenderse a unha velocidade moi lenta ou incluso parar.

Isto é moi interesante, por unha banda, e moi importante, porque lle permite manipular a luz e facer calquera cousa, incluído, para obter un fenómeno tan grande como unha rede de internet cuántica. Isto permítelle usar como axente de transferencia de información. Agora o seu operador principal é unha carga eléctrica. Pero este é un obxecto imperfecto. Polo tanto, calquera movemento ou aceleración da carga eléctrica orixina perdas enerxéticas que entran ao ambiente e quentan o procesador e os elementos de chip.

A propia Internet xa supera o 5% da enerxía que produce. Polo tanto, substituír un electrón con fotóns nunha variante ideal conducirá a unha redución da perda de cantidades enormes de enerxía. En consecuencia, o custo da propia Internet caerá.

Internet cuántica en Rusia

Traballar en Rusia na Internet cuántica é única. A pesar do pequeno financiamento e todo tipo de obstáculos, os científicos realizaron suficientes experimentos e lograron neste sentido a posición de liderado. Como resultado, foi posible crear unha única institución de alto nivel. Combina grupos experimentais e teóricos, así como a investigación aplicada. Esta institución está parcialmente financiada por Gazprombank, en parte polo Estado en diversas formas. En calquera caso, este é un exemplo que a ciencia rusa debe seguir sen parar en nada.

Conquistamos novos territorios

Na fase actual do desenvolvemento da Internet cuántica, só se poden nomear tecnoloxías de protección de datos coa axuda da criptografía cuántica. Estas redes de hoxe son conexións punto a punto bastante sinxelas. Os científicos buscan crear solucións conxuntas, baseándose nas que se combinan diferentes canles e métodos de cifrado.

Se segues a implementación da idea, os resultados dos investigadores rusos serán máis significativos. Un exemplo é o detector dun emisor dun fotón único, desenvolvido no Instituto Kurchatov.

Para a existencia dunha apertura como unha rede cuántica de Internet, os científicos precisan resolver as dificultades de combinar equipos especiais para a transmisión de datos cuánticos e redes de telecomunicacións existentes.

Os principais problemas reside na solución de cambio e amplificación de sinal. Se envía información sobre a base dun quantum, de acordo coa fibra estándar, non pasará polo rexenerador. Polo tanto, unha solución é converter o sinal nun sinal eléctrico e logo volver á súa posición orixinal.

Hoxe, o límite é de trescentos quilómetros. Esta é a distancia na que é necesario regenerar o sinal óptico. Tamén necesitas un prototipo de interruptor cuántico. A cantidade total de problemas problemáticos só pode resolverse dentro de dez anos. Con todo, os científicos din sobre a posibilidade de "ensillar" o Internet cuántico. Que pode traer e como axudar? Hoxe non hai resposta inequívoca, pero resolver o problema de introducir e achegar tales tecnoloxías ao cidadán común mellorará definitivamente a súa calidade de vida e seguridade.

Vén unha nova era

Hoxe a China estableceu un ambicioso proxecto, para facer unha transmisión nunha rede cuántica de 1200 quilómetros, usando un satélite. Polo momento, alcanzouse unha distancia máxima de 100 quilómetros. Os científicos desenvolveron como protexer o sinal dos efectos das condicións meteorolóxicas. Non obstante, esta sensación é máis probable que non está relacionada coa teleportación, que aumenta cada ano, senón coa criptografía cuántica, é dicir, un novo sistema de cifrado de datos.

O código cuántico non ten a capacidade de crack, de forma máis precisa cando rompe a información desaparece. Na era do cyberwar isto significa invulnerabilidade. Durante moito tempo, os que buscan garantías de seguridade utilizaron a criptografía cuántica durante moito tempo. Como, por exemplo, hai uns anos, os bancos suízos comezaron a intercambiar datos sobre os seus clientes a través dunha rede cuántica. Para hoxe están limitados a unha distancia de varias decenas de quilómetros. O mesmo sistema prepárase para introducir o Centro Ruso de Quantum, así como dominar a transferencia dun sinal cuántico a través dun satélite.

Implementación e implementación

E neste momento en San Petersburgo, entre os dous edificios da universidade en Rusia, lanzou a primeira rede cuántica de Internet. A información transmítese utilizando as leis da física cuántica. As corporacións máis intelixentes e os gobernos están agora a investir nesta área. A futura tecnoloxía de transferencia de información está a ser implementada con base na existente. Cable de fibra óptica, unha computadora familiar, pero un novo xerador de roteadores e fotóns.

A existencia dunha nova Internet comeza cun láser, onde se localiza a fonte de fotóns únicos. Teñen unha boa propiedade para transmitir información de forma protexida. Non se pode dividir un só fotón. A clave está formada de tal xeito que a lectura non é posible. Para converter un fotón nun medio de almacenamento, o sistema cambia o seu estado, a fase de oscilación da onda de impulso. Hoxe, o nivel de desenvolvemento da tecnoloxía cuántica é comparable ao que a comunicación móbil parecía fai trinta anos, levaremos outros cinco a dez anos e a fotónica quanta poderá proporcionar unha información segura de Internet.

Internet cuántica en Kazan

En Tatarstan, unha rede cuántica de internet foi lanzada, o seu sitio experimental está situado en Kazan. Este programa é un logro importante no desenvolvemento da comunicación cuántica en Rusia. Segundo os científicos, é absolutamente invulnerable aos ataques de hackers.

Hoxe, a protección da nosa rede de Internet baséase no cifrado de algoritmos matemáticos, pero ata o código máis complexo pode ser pirateado. Canto máis poderoso sexa a habilidade informática dos hackers, máis fácil e máis rápido calcular o algoritmo de cifrado.

A tecnoloxía descrita no artigo converterase nunha nova estrutura de seguridade na rede. Internet cuántica en Kazan unirase en catro nodos a unha distancia de 30-40 quilómetros entre si. O custo dos equipos entre dous puntos é de aproximadamente cen mil dólares. No sitio experimental, a rede mostra unha velocidade cuántica de internet de 117 kb / c cunha distancia de dous quilómetros e medio. Este resultado é un orden de magnitude maior que en ensaios europeos. Na rede, a perda de transmisión de bits cuánticos nunha canle óptica era de vinte dB. Isto equivale a unha lonxitude de liña de cen quilómetros. É interesante notar que o proxecto actual implica a liña operativa da rede de infraestruturas de telecomunicacións "Tattelecom".

A rede conecta as cidades

En 2017, está previsto iniciar un proxecto para introducir unha nova tecnoloxía. Internet cuántica en Tatarstan permitirá conectar oficinas en diferentes cidades. Esta é unha das tarefas máis importantes que Kazan Analytical Center KNITU-KAI ea súa cabeza establecéronse. Vendo o seu progreso, non cabe dúbida de que será así.