Quantum Internet - hur är det, hur fungerar det? Fördelar. Kvanta nätverk

Nyligen genomförda studierEuropeiska och ryska forskare har visat att rörelsen av kvant och klassisk information kan lyckas samexistera inom gränserna för samma fiberoptiska dataöverföringslinjer. Detta gör det möjligt för framtiden för en gradvis övergång från det välbekanta Internet till ett nätverk baserat på paradoxerna av elementära partiklar, kvant-Internet-nätverket.

Snabbare forskning

I dataindustrin brygger man en kupp. Fysiker från University of Pennsylvania sa att efter fyra år skulle konventionella kiselskivor nå sin gräns. Det kommer inte att vara möjligt att minska dem ytterligare, därför räcker det inte för vanliga datorer att leva länge.

De kommer att ersättas av fundamentalt nya.teknik, kvantdatorer. I stället för chips kommer det att finnas elementära partiklar. Detta gör det möjligt att dramatiskt minska storleken och öka produktiviteten. Hittills fungerar dessa prototyper inte snabbare än en svag dator, men det handlar bara om tid. I sin tur, med hjälp av den kraftfullaste potentialen, kommer det att vara möjligt att snabbare lösa problem och svårigheter när man introducerar ett fundamentalt nytt kvantum Internet.

Gåvor av quantum internet

Hur fungerar Quantum internet? Vad är det och vad är dess väsen? Skillnaden är att den bygger på kvantmekanikens lagar. Det uppfattades av forskare som ett hett, hårt område som kan användas för att beskriva fenomen som inte är helt förstådda. En av dem är den fotoelektriska effekten.

Paradoxer av kvantfysik i mänsklighetens tjänst

Idag är det klart: i vår närmaste framtida kommer att inkludera ett sådant fenomen som kvant Internet. Vad kan det medföra för oss eller hur kommer det att bli? Kanske kommer det att bli en annan ras, som liknar introduktionen av halvledartransistorer tidigare.

Principen är baserad på övertygande egenskaper ochquantum entanglement. Han har ingen viss rygg och när man mäter en visar den andra motsatt. För en mer fullständig förståelse innebär detta att varje elementär partikelbärande information är osynlig kopplad till sitt "intrasslade" par. Och avståndet mellan dem spelar ingen roll, information sänds direkt.

Använda dessa avvikande lagar, öppna uppstora möjligheter i hastighet och integritet för dataöverföring. Det är omöjligt att avlyssna information som skickas på detta sätt, obemärkt: någon läsning lämnar spår eller förstör den ursprungliga informationen.

Hastigheten är snabbare än tanke

När det gäller senaste mätdatadataöverföringshastigheter, förvånar de vår fantasi. Den överstiger ljusets hastighet tiotusentals gånger. Men sannolikt kommer forskare i framtiden att upptäcka att signalöverföringshastigheten är mycket högre än vad som tidigare fastställts, vilket är kvant Internet. Vad betyder detta? Vad kan det ge oss? Kanske överföringen av signaler till tidigare otänkbara avstånd i rymden och nya upptäckter.

Ny teknik i fotoner

I tekniken att omvandla foton till en bärare av information har ryska forskare funnit användningen av konstgjorda kristaller, nämligen diamanter.

Det visar sig att när ljus passerar genom kristaller,det förvärvar egenskapen hos en vätska och börjar bilda droppar, vortices, waves. Den kan skickas via alla kanaler. Generellt uppträder det som en vätska. Inklusive det kan sprida sig i mycket långsam hastighet eller till och med sluta.

Det här är väldigt intressant å ena sidan och mycketDetta är viktigt eftersom det låter dig manipulera ljuset och göra någonting, inklusive att få ett sådant fenomen som quantum Internet. Detta gör att den kan användas som informationsöverföringsagent. Nu är dess huvudbärare en elektrisk laddning. Men det är ett ofullständigt föremål. Därför leder varje rörelse eller acceleration av en elektrisk laddning till en energitillförsel som går in i miljön och värmer processorn och mikrokretsens element.

Internet själv är redan värt mer5% av den energi de producerar. Därför kommer ersättning av en elektron med foton att leda till en minskning av förlusten av en enorm mängd energi. Följaktligen kommer kostnaden för Internet själv att falla.

Quantum Internet i Ryssland

Arbeten i Ryssland på quantum Internet är unika. Trots brist på finansiering och alla slags hinder har forskare genomfört tillräckligt många experiment och uppnått en ledande ställning på detta område.

Som ett resultat lyckades man skapa en unik, högInstitutnivå. Den kombinerar experimentella och teoretiska grupper samt tillämpad forskning. Detta institut finansieras dels av Gazprombank, dels av staten i olika former. Det är i vilket fall som helst det exempel som den ryska vetenskapen bör följa utan att stoppa till ingenting.

Erövra nya territorier

Vid nuvarande utvecklingsstadium av quantum Internetkan endast kallas dataskyddsteknik med hjälp av kvantkryptografi. Sådana nätverk idag är ganska enkla punkt-till-punkt-anslutningar. Forskare försöker skapa gemensamma lösningar, på grundval av vilka olika kanaler och metoder för kryptering kombineras.

Om du följer implementeringen av idén, dåResultaten av ryska forskare kommer att bli mer betydelsefulla. Ett exempel är detektorn för en enda fotonemitter som utvecklas vid Kurchatov-institutet.

För förekomsten av en sådan upptäckt som kvantInternet måste forskare lösa svårigheten att kombinera särskild utrustning för kvantdataöverföring och befintliga telenät.

De viktigaste frågorna ligger i lösningen av växling ochsignalförstärkning. Om du skickar information på grundval av en kvant, på en vanlig optisk fiber, kommer den inte att passera genom regeneratorn. Därför är en av lösningarna att konvertera signalen till en elektrisk och sedan återgå till startpositionen.

Idag är gränsen trehundra kilometer. Detta är avståndet vid vilket det är nödvändigt att regenerera den optiska signalen. Du behöver också en prototypkvantomkopplare. Den totala mängden problemproblem kan lösas endast inom tio år. Ändå hävdar de i vetenskapliga kretsar att det är möjligt att "strängle" quantum Internet. Vad kan det medföra och hur man hjälper? Idag finns det inget bestämt svar, men lösningen av frågan om introduktion och införande av sådan teknik till den vanliga medborgaren kommer definitivt att förbättra sin livskvalitet och säkerhet.

En ny era kommer

Kina har idag etablerat ett ambitiöst projekt för att överföra ett 1200 km kvantnät med en satellit.

För närvarande nått ett maximalt avståndett hundra kilometer. Forskare har utvecklat hur man skyddar signalen från effekterna av meteorologiska förhållanden. Men denna känsla är sannolikt inte kopplad till teleportation, vilket ökar varje år, men med kvantkryptografi, med andra ord med ett nytt datakrypteringssystem.

Kvantkod är inte möjligt att spricka, mer exaktNär det hackas försvinner informationen. I cyberkrigets era betyder det oskaddlighet. Kvantkryptografi har länge använts av dem som söker säkerhetsgarantier. Som exempelvis, för flera år sedan, började schweiziska banker att utbyta data om sina kunder genom ett kvantnätverk. Idag är de begränsade till ett avstånd av flera tiotals kilometer. Samma system förbereder sig för att introducera det ryska kvantumcentret, såväl som att behärska överföringen av en kvantesignal genom en rymdsatellit.

Genomförande och genomförande

Under tiden lanserade de i St. Petersburg mellan universitetets två byggnader i Ryssland det första kvanta-nätverket.

Information överförs med hjälp av kvantumlagarnaFysik. De smartaste företagen och regeringarna satsar nu på detta område. Framtida informationsöverföringsteknik genomförs på grundval av den befintliga. Fiberoptisk kabel, välbekant dator, men en ny router och fotongenerator.

Förekomsten av det nya Internetet börjar medlaser, där källan till enskilda fotoner. De har en bra egenskap att sända information på ett säkert sätt. En enda foton kan inte delas upp. Nyckeln är utformad på ett sådant sätt att läsning inte är möjlig. För att omvandla en foton till en informationsbärare ändrar systemet sitt tillstånd, fasens svängningsfas. Idag är nivån på utveckling av kvantteknik jämförbar med hur mobilkommunikation såg trettio år sedan, ytterligare fem till tio år kommer att passera och photon quanta kommer att kunna ge oss säker information Internet.

Quantum Internet i Kazan

I Tatarstan, lanserade ett kvantitativt Internetnätverk,Dess experimentella plats ligger i Kazan. Detta program är en viktig framgång i utvecklingen av kvantkommunikation i Ryssland. Enligt forskare är det helt oskadligt att hackerattacker.

Idag är skyddet av vårt internetnät baserat påkryptering av matematiska algoritmer, men även den mest komplexa koden kan knäckas. Ju kraftigare hackarnas beräkningskapacitet, ju enklare och snabbare att beräkna krypteringsalgoritmen.

Tekniken som beskrivs i artikeln kommer att bli ny.nätverkssäkerhetsstruktur. Quantum Internet i Kazan kommer att slås samman i fyra noder på ett avstånd av 30-40 kilometer från varandra. Kostnaden för att välja mellan två punkter är ungefär ett hundra tusen dollar. På försöksplatsen visade nätverket en 117 kb / s kvanta internethastighet med ett avstånd på två och en halv kilometer. Detta resultat är mycket högre än i europeiska test. På nätverket var transmissionsförlusthastigheten för kvantbitar i den optiska kanalen 20 dB. Detta motsvarar en linjelängd på hundra kilometer.

Det är värt att notera att detta projekt involverade den befintliga infrastrukturen för telenätets infrastruktur "Tattelecom".

Nätverket kommer att ansluta städer

År 2017 förväntas man starta ett projekt påinförandet av ny teknik. Quantum Internet i Tatarstan kommer att ansluta kontor i olika städer. Detta är en av de viktigaste uppgifterna som Kazan Quantum Center KNRTU-KAI och dess ledare ställer för sig själva. Titta på deras framsteg, utan tvekan är det trodde att det kommer att bli så.