Home » Новый шаг к квантовому Интернету, сети, в которой хакерам будет невозможно украсть наши данные

Новый шаг к квантовому Интернету, сети, в которой хакерам будет невозможно украсть наши данные

Интернет произвел революцию в нашей жизни: большая часть населения имеет доступ к Интернету в любое время и в любом месте. Его использование связывает нас с людьми за тысячи километров, даже с людьми в космосе. Однако у этой полезной технологии есть свои ограничения: например, скорость передачи данных ограничена многими факторами; или безопасность информации может оказаться под угрозой, и какой-нибудь «кибервор» ​​украдет ее без нашего ведома.

Но эти неудобства могут уйти в прошлое с появлением квантовый интернет, который будет иметь беспрецедентную скорость и защиту от хакеров. На данный момент сделаны небольшие шаги и его начинают внедрять в некоторые системы, чтобы сделать их более безопасными, особенно в финансовых коммуникациях. Однако добиться того, чтобы сети пошли далеко, является непростой задачей для ученых.

Теперь команда под руководством Михаила Лукина, профессора кафедры физики Джошуа и Бет Фридман в университете, в сотрудничестве с профессорами Гарварда Марко Лончаром и Хонгкуном Паком — членами Гарвардской квантовой инициативы — только что выполнила важную веху, которая приближает нас на один шаг к этой цели: они смогли отправить сообщение через квантовый Интернет на расстоянии 35 километров, пересекая города Кембридж, Сомервилл, Уотертаун и Бостон. Результаты, побившие рекорд в размотанной кабельной квантовой сети в городских условиях (ранее достигалась длина лишь до 22 километров), только что были опубликованы в журнале ”Природа‘.

Важность кубитов

Квантовая технология основана на основных принципах, которые управляют квантовой физикой, миром на атомном уровне, в котором происходят такие странные вещи, как две частицы, находящиеся в двух местах одновременно, или пара этих атомов, соединяющихся даже тысячи раз. километров разлуки. По этим же причинам в квантовых вычислениях, в отличие от классических вычислений, где биты равны 1 или 0, кубиты (квантовые биты) могут быть 1 и 0 одновременно. И это потому, что, помимо возможности одновременно находиться в двух разных местах, они также могут одновременно двигаться в двух противоположных направлениях, что в области квантовой физики называется «суперпозицией».

Read more:  Платформа NFT Zora предлагает новый способ заработка для производителей моделей искусственного интеллекта.

Все это приводит к тому, что скорость передачи информации растет в геометрической прогрессии. Кроме того, из-за внутренних характеристик кубитов невозможно взломать информацию без ведома отправителя. Это связано с их способностью «запутываться» — квантовой характеристикой, которая означает, что если кубит меняет состояние, то и его партнер тоже. И точно так же, как вы беспокоите кота Шредингера, этого кота, который одновременно жив и мертв в коробке и чья судьба в конечном итоге выбирает тот или иной вариант, когда мы заглядываем внутрь, когда мы «беспокоим» кубиты (а они чрезвычайно чувствительны) , они изменяются безвозвратно, поэтому другой запутанный кубит (кубит эмиттера) знает, что была попытка вмешательства.

Проблема в том, что эти типы сетей чрезвычайно чувствительны (очень легко «побеспокоить кошку»), поэтому «приручение» их все еще остается нерешенной проблемой. Но предпринимаются небольшие шаги, как в этом исследовании, которое показывает, что авторам удалось увеличить расстояние с 22 до 35 километров в размотанной кабельной квантовой сети в городских условиях.

Карта, показывающая маршрут двухузловой квантовой сети через Кембридж и Бостон, штат Массачусетс.

Может Кнаут через OpenStreetMap

В данном случае мы сталкиваемся с системой из двух узлов, которые могут хранить, обрабатывать и перемещать квантовую информацию. По сути, каждый из них представляет собой очень маленький квантовый компьютер, сделанный из алмазной пластинки, имеющей дефект в атомной структуре, называемый «центром азотной вакансии». Внутри алмаза вырезанные структуры размером менее одной сотой ширины человеческого волоса усиливают взаимодействие между азот-вакантным центром и светом.

Использование азот-вакантных центров в качестве устройств квантовой памяти для одиночных фотонов — это программа Гарварда, которая исследуется уже много лет. Эта технология решает главную проблему теоретического квантового Интернета: потерю сигнала, которую невозможно увеличить традиционными способами. Квантовая сеть не может использовать стандартные оптоволоконные повторители сигналов, поскольку невозможно скопировать произвольную квантовую информацию, что делает информацию безопасной, но ее также очень сложно транспортировать на большие расстояния.

Сетевые узлы на основе центров азотных вакансий могут захватывать, хранить и запутывать кубиты, одновременно корректируя потерю сигнала. После охлаждения узлов почти до абсолютного нуля свет проходит через первый узел и по природе атомного строения вакантного кремниевого центра запутывается с ним.

«Поскольку свет уже запутался в первом узле, он может передать это запутывание во второй узел», — объяснил первый автор Кан Кнаут, студент Высшей школы искусств и наук Кеннета Гриффина в лаборатории Лукина. «Мы называем это фотонной запутанностью».

«Очень предварительный шаг»

«Во-первых, между кубитом первого маленького компьютера и передающим фотоном генерируется квантовая запутанность. Когда он достигает пункта назначения во втором компьютере, между фотоном и новым кубитом возникает квантовая запутанность. В результате все три части теперь запутаны, и измерение фотона оставит два кубита в запутанном состоянии. Теоретически все возникающие запутанности идеальны и приводят к конечной ситуации, в которой два маленьких квантовых компьютера имеют максимальную запутанность», — объясняет Карлос Сабин, исследователь Рамона-и-Кахаля на кафедре теоретической физики Автономного университета Мадрида, для СМК (УАМ).

«На самом деле квантовые состояния очень хрупкие и деградируют с течением времени, при малейшей температуре (в этом эксперименте кубиты очень близки к абсолютной нулевой температуре, при -273 ºC) или при прохождении оптоволокна, среди других факторов. . В результате конечные состояния лишь на 70% напоминают состояния с максимальной запутанностью, предсказанной теорией», — оценивает СМК Сабин.

По его мнению, это «маленький, очень предварительный шаг» к потенциальным сетям квантовой связи, которые обещают как совершенно новую революцию, но которые, по крайней мере на данный момент, все еще находятся в стадии становления.

2024-05-15 15:53:41


1715820186
#Новый #шаг #квантовому #Интернету #сети #которой #хакерам #будет #невозможно #украсть #наши #данные

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.