Гонка за создание квантового интернета

Европа стремится создать новую, более безопасную сетевую инфраструктуру, основанную на квантовой физике, которая поможет предотвратить кражу информации хакерами.

Европа, Китай и США инвестируют в разработку квантовых компьютеров и Интернета. Фото: metamorworks — Европа, Китай и США инвестируют в разработку квантовых компьютеров и Интернета. Фото: *metamorworks*

В мае 2023 года доктор Бенджамин Ланьон из Университета Инсбрука в Австрии сделал важный шаг на пути к созданию нового типа Интернета. Он передавал информацию по оптоволоконному кабелю длиной 50 километров, используя принципы квантовой физики. Информация в квантовой физике отличается от двоичных цифр, которые являются единицами данных, хранящихся и обрабатываемых компьютерами, составляющими основу сегодняшней Всемирной паутины. Мир квантовой физики фокусируется на свойствах и взаимодействиях молекул, атомов и даже более мелких частиц, таких как электроны и фотоны. Квантовые биты, или кубиты, позволяют передавать информацию более точно, помогая предотвращать киберкражи.

Лэньон утверждает, что его исследования сделают возможным внедрение квантового интернета в городах, а в конечном итоге и на межгородских расстояниях. Его прорыв является частью исследовательского проекта Европейского Союза (ЕС), направленного на приближение квантового Интернета. Проект под названием Quantum Internet Alliance (QIA) объединяет исследовательские институты и компании по всей Европе. По данным Phys.org , QIA получила финансирование в размере 25,5 млн долларов США от ЕС сроком на 3,5 года, до конца марта 2026 года.

«Квантовый интернет не заменит обычный интернет, а скорее дополнит его», — заявила Стефани Венер, профессор квантовой информации в Делфтском техническом университете в Нидерландах и координатор QIA.

Важной концепцией квантовой физики является квантовая запутанность. Если две частицы запутаны, то независимо от того, как далеко они находятся друг от друга в пространстве, они все равно обладают схожими свойствами. Например, оба имеют одинаковый «спин», который представляет собой направление собственного момента импульса элементарной частицы. Состояние спина частицы неясно, пока оно не будет обнаружено. До этого они находились в состоянии, называемом суперпозицией. Однако при наблюдении состояния обеих частиц хорошо определены.

Это очень полезно для безопасной связи. Те, кто тайно перехватывает данные квантовой передачи, оставляют явный след, внося изменения в состояние наблюдаемой частицы. «Мы можем использовать свойства квантовой запутанности для создания безопасного средства связи, даже если у злоумышленника есть квантовый компьютер», — объясняет Венер.

Возможности безопасной связи, реализованные в квантовом Интернете, могут открыть гораздо более широкий спектр приложений, чем традиционный Интернет. Например, в медицине квантовая запутанность позволяет синхронизировать часы, улучшая дистанционную хирургию. По словам Венера, в астрономии телескопы, осуществляющие дальние наблюдения, могли бы «использовать квантовый интернет для создания запутанности между датчиками, обеспечивая гораздо более качественные изображения неба».

Теперь задача состоит в том, чтобы масштабировать квантовый Интернет, чтобы использовать множество частиц на больших расстояниях. Лэньон и его коллеги также продемонстрировали, что связь не только между отдельными частицами, но и между пучками частиц (в данном случае фотонами света) увеличивает скорость запутывания между квантовыми узлами. Конечная цель — расширить радиус действия квантового узла, возможно, до 500 километров, создав своего рода квантовый интернет, который мог бы соединять отдаленные города, подобно традиционному интернету.

За пределами Европы в последние годы успехов в области квантовых вычислений и Интернета добились также Китай и США. Европа продвигается дальше в развитии интегрированной космической и наземной инфраструктуры для безопасной связи, которая является основной частью квантового интернета.

Ан Кханг (по данным Phys.org )

Ссылка на источник