Quantum Internet - wat is dit, hoe werk dit? Voordele. kwantum netwerk

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Onlangse studies wat deur Europese en Russiese wetenskaplikes uitgevoer is, het getoon dat die beweging van kwantum- en klassieke inligting suksesvol saam kan bestaan binne die grense van dieselfde optiesevesel-datatransmissielyne. Dit maak dit moontlik in die toekoms vir 'n geleidelike oorgang van die gewone internet, na 'n netwerk gebaseer op die paradokse van elementêre deeltjies, die kwantum internet netwerk.

Versnel in navorsing

'n Rewolusie broei in die rekenaarbedryf. Fisici aan die Universiteit van Pennsylvania het gesê dat konvensionele silikonskyfies hul limiet oor vier jaar sal bereik. Dit sal nie moontlik wees om hulle verder te verminder nie, so gewone rekenaars het nie lank om te lewe nie.

Hulle sal vervang word deur fundamenteel nuwe tegnologieë, kwantumrekenaars. In plaas van skyfies sal daar elementêre deeltjies wees. Danksy dit is dit moontlik om die grootte drasties te verminder en produktiwiteit te verhoog. Tot dusver is hierdie prototipes nie vinniger as 'n swak rekenaar nie, maar dit is net 'n kwessie van tyd. Op sy beurt, met behulp van die mees kragtige potensiaal, sal dit moontlik wees om vinniger op te losprobleme en probleme met die implementering van 'n fundamenteel nuwe, kwantum-internet.

Mysteries of the quantum internet

Hoe werk die kwantum-internet? Wat is dit en wat is die essensie daarvan? Die verskil is dat dit gebaseer is op die wette van kwantummeganika. Dit is deur wetenskaplikes omhels as 'n warm, edgy veld wat gebruik kan word om verskynsels te beskryf wat nie ten volle verstaan word nie. Een daarvan is die foto-elektriese effek.

Die paradokse van kwantumfisika in diens van die mensdom

Vandag is dit duidelik: in ons nabye toekoms sal so 'n verskynsel soos die kwantum-internet intree. Wat kan dit vir ons bring of hoe sal dit wees? Miskien sal dit nog 'n sprong wees, soortgelyk aan die bekendstelling van halfgeleiertransistors in die verlede.

Die beginsel daarvan is gebaseer op die eienskap van superposisie en kwantumverstrengeling. Dit het nie 'n definitiewe draai nie, en wanneer een gemeet word, wys die tweede die teenoorgestelde. Vir 'n meer volledige begrip beteken dit dat elke elementêre deeltjie wat inligting dra, onsigbaar verbind is met sy "verstrengelde" paar. Boonop speel die afstand tussen hulle geen rol nie, inligting word onmiddellik oorgedra.

Deur hierdie abnormale wette te gebruik, maak groot geleenthede oop in die spoed en vertroulikheid van data-oordrag. Dit is onmoontlik om inligting wat op hierdie manier gestuur word te onderskep sonder om opgemerk te word: enige lesing laat spore of vernietig die oorspronklike inligting.

spoed is vinniger as wat gedink is

Wat die jongste data oor die meting van data-oordragspoed betref, dit verstom ons verbeelding. Dit oorskry die spoed van lig met tienduisend keer. Maar waarskynlik sal wetenskaplikes in die toekoms vind dat die seinoordragspoed baie hoër is as wat voorheen bepaal is, so is die kwantum-internet. Wat beteken dit? Wat kan dit vir ons gee? Miskien die oordrag van seine na voorheen ondenkbare afstande in die ruimte en nuwe ontdekkings.

Nuwe tegnologieë in fotone

In die tegnologie om fotone in 'n inligtingsdraer om te skakel, het Russiese wetenskaplikes die gebruik van kunsmatig gegroeide kristalle gevind, naamlik diamante.

Dit blyk dat wanneer lig deur kristalle gaan, dit die eienskap van 'n vloeistof verkry en druppels, draaikolke, golwe begin vorm. Dit kan deur enige kanale gerig word. Oor die algemeen gedra dit soos 'n vloeistof. Insluitend dit kan teen 'n baie stadige spoed versprei of selfs stop.

Dit is aan die een kant baie interessant en baie belangrik, want dit laat jou toe om lig te manipuleer en enigiets te doen, insluitend om so 'n verskynsel soos 'n kwantum-internetnetwerk te kry. Dit laat dit toe om as 'n inligtingsoordragagent gebruik te word. Nou is sy hoofdraer 'n elektriese lading. Maar dit is 'n onvolmaakte voorwerp. Daarom lei enige beweging of versnelling van 'n elektriese lading tot energieverliese wat in die omgewing ingaan en die verwerker en mikrokringelemente verhit.

Die internet self kos die mensdom meer as 5% van die energie wat dit produseer. Daarom sal die vervanging van 'n elektron met fotone ideaal lei tot 'n vermindering in die verlies van 'n kolossale hoeveelheid energie. Gevolglik is die koste van die internet selfsal val.

Quantum Internet in Rusland

Werke in Rusland op die kwantum-internet is uniek. Ten spyte van die lae finansiering en allerhande struikelblokke, het wetenskaplikes genoeg eksperimente uitgevoer en 'n leidende posisie op hierdie gebied behaal.

Gevolglik het ons daarin geslaag om 'n unieke, hoëvlak-instelling te skep. Dit kombineer eksperimentele en teoretiese groepe sowel as toegepaste navorsing. Hierdie instituut word deels deur Gazprombank, deels deur die staat in verskeie vorme gefinansier. Dit is in elk geval die voorbeeld wat die Russiese wetenskap moet volg sonder om by enigiets op te hou.

Verower nuwe gebiede

In die huidige stadium van ontwikkeling van die kwantum-internet kan slegs databeskermingstegnologieë wat kwantumkriptografie gebruik, genoem word. Sulke netwerke is vandag redelik eenvoudige punt-tot-punt-verbindings. Wetenskaplikes beoog om samewerkende oplossings te skep wat verskillende kanale en enkripsiemetodes kombineer.

As jy die implementering van die idee volg, sal die resultate van Russiese navorsers meer betekenisvol wees. Een voorbeeld is die enkel-fotonuitstraler-detektor wat by die Kurchatov-instituut ontwikkel word.

Vir die bestaan van so 'n ontdekking soos die kwantum-internet, moet wetenskaplikes die probleme oplos van die kombinasie van spesiale toerusting vir kwantumdata-oordrag en telekommunikasienetwerke wat vandag bestaan.

Die hoofkwessies lê in die oplossing van skakeling en seinversterking. As jy kwantumgebaseerde inligting oor 'n standaard optiese vesel stuur, sal dit nie deur die heropwekker gaan nie. Daarom is een oplossing om die sein in 'n elektriese een te verander en dan terug te keer na sy oorspronklike posisie.

Vandag is die limiet driehonderd kilometer. Dit is die afstand waarteen dit nodig is om die optiese sein te herstel. Ons benodig ook 'n kwantumskakelaar prototipe. Die totale hoeveelheid problematiese take kan slegs binne tien jaar opgelos word. Nietemin, in wetenskaplike kringe redeneer hulle oor die moontlikheid om die kwantum-internet te "opsaal". Wat kan dit bring en hoe kan dit help? Vandag is daar geen onomwonde antwoord nie, maar die oplossing vir die kwessie van die bekendstelling en bring van sulke tegnologieë aan die gemiddelde burger sal beslis sy lewenskwaliteit en veiligheid verbeter.

'n Nuwe era kom

China het vandag 'n ambisieuse projek opgestel om 1200 kilometer kwantumnetwerktransmissie met behulp van satelliet te maak.

'n Maksimum afstand van honderd kilometer is op die oomblik bereik. Wetenskaplikes het ontwikkel hoe om die sein teen die gevolge van weerstoestande te beskerm. Hierdie sensasie hou egter meer waarskynlik nie verband met teleportasie nie, wat elke jaar toeneem nie, maar met kwantumkriptografie, met ander woorde, 'n nuwe data-enkripsiestelsel.

'n Kwantumkode kan nie gekap word nie, meer presies, wanneer dit gekap word, verdwyn inligting. In die era van kuberoorlogvoering beteken dit onkwesbaarheid. Kwantumkriptografie word al lank gebruik deur diegene wat waarborge soeksekuriteit. Hoe, byvoorbeeld, 'n paar jaar gelede, het Switserse banke begin om data oor hul kliënte uit te ruil deur 'n kwantumnetwerk. Vandag is hulle beperk tot 'n afstand van etlike tientalle kilometers. Die Russiese kwantumsentrum berei voor om dieselfde stelsel bekend te stel, asook om die uitsending van 'n kwantumsein via 'n ruimtesatelliet te bemeester.

Inleiding en implementering

Intussen is die eerste kwantum-internetnetwerk in St. Petersburg tussen twee universiteitsgeboue in Rusland bekendgestel.

Inligting word deur die wette van kwantumfisika oorgedra. Die slimste korporasies en regerings belê nou in hierdie gebied. Die toekomstige inligtingoordragtegnologie word op grond van die bestaande een geïmplementeer. Optiese veselkabel, bekende rekenaar, maar 'n nuwe roeteerder en fotongenerator.

Die bestaan van die nuwe internet begin met 'n laser, waar die bron van enkele fotone geleë is. Hulle het 'n goeie eienskap om inligting op 'n veilige manier oor te dra. 'n Enkele foton kan nie verdeel word nie. Die sleutel is so gevorm dat lees nie moontlik is nie. Om 'n foton in 'n inligtingsdraer te verander, verander die stelsel sy toestand, die fase van die impulsgolfossillasie. Vandag is die vlak van ontwikkeling van kwantumtegnologie vergelykbaar met hoe mobiele kommunikasie dertig jaar gelede gelyk het, nog vyf tot tien jaar sal verbygaan en foton-kwanta sal vir ons 'n veilige inligting-internet kan gee.

Quantum Internet in Kazan

'n Kwantum-internetnetwerk is in Tatarstan geloods, sy eksperimentele webwerf is in Kazan geleë. Hierdie programis 'n belangrike prestasie in die ontwikkeling van kwantumkommunikasie in Rusland. Volgens wetenskaplikes is sy absoluut immuun teen hackeraanvalle.

Vandag is die beskerming van ons internetnetwerk gebaseer op die enkripsie van wiskundige algoritmes, maar selfs die mees komplekse kode kan gekraak word. Hoe kragtiger die rekenaarvermoë van kuberkrakers is, hoe makliker en vinniger is dit om die enkripsie-algoritme te bereken.

Die tegnologie wat in die artikel beskryf word, sal 'n nuwe netwerksekuriteitstruktuur word. Quantum Internet in Kazan sal gekombineer word in vier nodusse op 'n afstand van 30-40 kilometer van mekaar. Die koste om tussen twee punte te kies is ongeveer honderdduisend dollar. In die eksperimentele afdeling het die netwerk 'n kwantum internetspoed van 117 kb / s met 'n afstand van twee en 'n half kilometer getoon. Hierdie resultaat is 'n orde van grootte hoër as in Europese proewe. In die netwerk was die transmissieverliestempo van kwantumbisse in die optiese kanaal twintig dB. Dit is gelykstaande aan 'n honderd kilometer lang lyn.

Dit is opmerklik dat hierdie projek die bedryfslyn van die telekommunikasienetwerk van Tattelecom-infrastruktuur behels.

Netwerk sal stede verbind

In 2017 word daar beplan om 'n projek te begin om nuwe tegnologie bekend te stel. Quantum Internet in Tatarstan sal kantore in verskillende stede verbind. Dit is een van die hooftake wat deur die Kazan Quantum Centre KNITU-KAI en sy leier gestel is. As mens na hul suksesse kyk, glo 'n mens sonder twyfel dat dit die geval sal wees.