Госкорпорация «Росатом» планирует к 2030 году создать «квантовый интернет» на основе квантовых компьютеров, рассказали в Российском квантовом центре. Начало/Квантовая физика/Ученые нашли фотонную связь, позволяющую создать кремниевый квантовый интернет.
Ученые впервые организовали онлайн-доступ к отечественному квантовому компьютеру
Распределение квантового ключа или метод QKD, который упоминает Валлоне, относится к данным, зашифрованным с использованием мощности квантовой механики: благодаря деликатному характеру технологии, любые помехи быстро обнаруживаются, что делает невозможным перехват сообщений QKD. Фактически, взлом сообщения квантовой механики может привести к его самоуничтожению. В теории все хорошо, но держать эти безопасные каналы открытыми на больших расстояниях оказалось непросто. Ученые только начинают работать с этим типом технологии.
Во многом потому, что неизвестно, может ли он действительно работать.
Составляющие Т-центра два атома углерода и атом водорода показаны оранжевым цветом, а спин электрона с оптической адресацией — бледно-голубым. Ученые из Simon Fraser University совершили решающий прорыв в развитии квантовых технологий. Их исследование, опубликованное в журнале Nature, описывает наблюдения за более чем 150 000 кремниевых фотонно-спиновых кубитов с «Т-центром», что является важной вехой, открывающей немедленные возможности для создания масштабируемых квантовых компьютеров и квантового интернета, который их соединит.
Квантовые вычисления обладают огромным потенциалом для обеспечения вычислительной мощности, намного превышающей возможности современных суперкомпьютеров, что может способствовать прогрессу во многих областях, включая химию, материаловедение, медицину и кибербезопасность. Чтобы воплотить это в жизнь, необходимо производить как стабильные, долгоживущие кубиты, обеспечивающие вычислительную мощность, так и технологию связи, позволяющую этим кубитам связываться друг с другом в масштабе.
Уже сейчас мы видим интерес к квантовым алгоритмам не только со стороны университетов и исследовательских центров, но и крупного бизнеса», — отметил Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра. Облачная платформа, как уже показали тесты, стабильно выдерживает нагрузку и позволяет быстро масштабироваться в зависимости от требований к числу кубит, — комментирует Павел Гонтарев, управляющий директор VK Tech. В облаке эти задачи уже решены за счет отказоустойчивых высокодоступных сервисов, инструментов и мер безопасности, а также публичного облачного API, с которым могут работать пользователи».
Однако для передачи запутанных фотонов на большие расстояния требуются два устройства: одно для их создания, а второе для хранения и извлечения в сети передачи данных. Ученые уже пытались создать такие устройства, однако сталкивались с двумя основными проблемами: генерация запутанных фотонов по требованию и разработка совместимой квантовой памяти для их хранения. Основная сложность заключалась в том, что устройства для создания и хранения фотонов работали на разных длинах волн. Из-за этого их взаимодействие было затруднено. В результате сотрудничества ученых Имперского колледжа и Университета Саутгемптона в Великобритании, а также Университета Штутгарта и Университета Вюрцбурга в Германии было разработано устройство, работающее на одной длине волны. В этом устройстве генерируются незапутанные фотоны, называемые квантовыми точками. Затем эти квантовые точки передаются в систему квантовой памяти, где их хранят с помощью атомов рубидия. Для включения и выключения памяти и выпуска фотонов по требованию использовался лазер. Что еще более важно, длина волны, которую задействует устройство, совместима с оптоволоконной инфраструктурой, которая сегодня объединяет мир.
Росатом обещает до 2030 года запустить квантовый интернет
Появление квантового Интернета решит проблему «полярных» функций компьютера будущего. Ректор МГУ Виктор Садовничий рассказал президенту Владимиру Путину о создании межуниверситетской квантовой сети. Любопытно, что все последствия квантового Интернета можно проследить до эксперимента, настолько простого, что вы можете провести его в своей гостиной. Но сначала ученые должны построить всемирный квантовый интернет, чтобы передавать мельчайшие квантовые частицы с одного континента на другой. "Росатом" сообщил, что планирует к 2030 создать "квантовый интернет" на основе квантовых компьютеров.
Квантовый интернет и сигналы из космоса: главные техноновости прошедшей недели!
Один из способов решения — поделиться квантовой информацией через запутанные частицы света фотоны. Запутанные фотоны имеют общие свойства. Чтобы передать запутанность частицы на больших расстояниях в квантовой сети, нужны два устройства: одно для создания запутанных фотонов, а другое для их хранения и возможности последующего извлечения информации о состоянии этих частиц. Уже существует несколько устройств, используемых для создания квантовой информации в виде запутанных фотонов и ее хранения, но генерация этого состояния по требованию и наличие совместимой квантовой памяти для их хранения до этого не создавались. Фотоны имеют определенные длины волн, но устройства для их создания и хранения часто настраиваются на работу с разными длинами. Авторы нового исследования создали систему, в которой оба устройства использовали одну и ту же длину волны. Квантовая точка производила незапутанные фотоны, которые затем передавались в систему квантовой памяти, которая сохраняла их в облаке атомов рубидия.
Прежде чем информация может быть отправлена по квантовой сети, она должна быть сначала закодирована в квантовом состоянии. Эта информация содержится в кубитах или квантовой версии классических вычислительных битов, используемых для хранения. Информация становится запутанной, поскольку кубиты находятся в состоянии, когда их характеристики взаимозависимы. Запутывание между двумя кубитами считается максимальным в "состоянии Белла". Измерение этих состояний Белла имеет решающее значение для выполнения многих протоколов, необходимых для выполнения квантовой связи и распределения запутанности по квантовой сети. И хотя эти измерения проводились много лет, новый метод представляет собой первый анализатор состояния Белла, разработанный специально для частотного кодирования.
Если проследить за реализацией идеи, то результаты российских исследователей окажутся более существенными. Один из примеров - это детектор однофотонного излучателя, разрабатываемого в Курчатовском институте. Для существования такого открытия, как квантовая сеть интернет, учёным необходимо решить сложности совмещения особого оснащения для квантовой передачи данных и существующих на сегодня телекоммуникационных сетей. Основные вопросы лежат в решении коммутации и усилении сигнала. Если отправить информацию на основе кванта, по стандартному оптоволокну, то он не пройдёт через регенератор. Поэтому один из вариантов решения это превращение сигнала в электрический и затем возврат в исходное положение. На сегодня предел равен трёмстам километрам. Это дистанция, на которой необходимо производить регенерацию оптического сигнала. Также нужен прототип квантового коммутатора. Общий объем наличия проблемных задач может быть решён только в пределах десяти лет. Тем не менее, в учёных кругах утверждают о возможности «оседлать» квантовый интернет. Что это может принести и чем помочь? На сегодня нет однозначного ответа, но решение вопроса о внедрении и доведении подобных технологий к рядовому жителю, однозначно повысит его качество жизни и безопасность. Новая эпоха наступает Китай на сегодня поставил амбициозный проект, сделать передачу по квантовой сети на 1200 километров, используя спутник. На данный момент достигнута дистанция максимум сто километров. Учёные разработали, как уберечь сигнал от воздействия метеорологических условий. Впрочем, эта сенсация скорее связана не с телепортацией, которая увеличивается с каждым годом, а с квантовой криптографией, другими словами, новой системой шифрования данных. Квантовый код нет возможности взломать, точнее при его взломе информация пропадает. В эпоху кибервойн это означает неуязвимость. Квантовой криптографией давно пользуются те, кто ищет гарантии безопасности. Как, например, несколько лет тому назад швейцарские банки начали обмениваться данными о своих клиентах через квантовую сеть. На сегодня они ограничены расстоянием несколько десятков километров. Такую же систему готовится внедрять Российский квантовый центр, а также освоить передачу квантового сигнала через космический спутник. Внедрение и реализация А в это время в Петербурге между двумя зданиями университета в России запустили первую квантовую интернет сеть. Информация передаётся, используя законы квантовой физики. В эту область сейчас инвестируют самые умные корпорации и правительства.
Данное открытие, опубликованное в научном журнале Science Advances, стало возможным благодаря совместным усилиям исследователей из Университета Саутгемптона, Имперского колледжа в Лондоне и университетов Штутгарта и Вюрцбурга в Германии. Квантовые сети имеют потенциал революционизировать многие области, такие как финансы, криптография и научные исследования. Но до апреля 2024 г. Решением стало создание системы, где информация сохраняется и восстанавливается в квантовой памяти , а затем передается с использованием обычных оптических волокон. Временная фильтрация излучения квантовых точек КТ была требованием в этой текущей демонстрации из-за времени жизни памяти, ограниченного допплеровским уровнем в 1 нс. Одним из способов преодоления этого ограничения является генерация более коротких по времени фотонов КТ посредством оптимизированных микроструктур КТ для дальнейшего усиления излучения по методу генерации излучения Смита-Парселла», - сказала доктор из Имперского колледжа в Лондоне Сара Томас Sarah Thomas. Первая успешная передача квантовой информации По информации из материала на Science Advances , эта система базируется на КТ, которая создает фотоны , они затем сохраняются в квантовой памяти на облаке атомов рубидия. Эта память может активироваться и деактивироваться с помощью лазера , позволяя управлять хранением и извлечением фотонов по требованию. Один из ключевых достижений заключается в совпадении длины волны фотонов с длиной волны, используемой в телекоммуникационных сетях, что делает возможным их передачу через стандартные волоконно-оптические кабели. На 17 апреля 2024 г. Доктор Патрик Ледингем Patrick Ledingham из Университета Саутгемптон рассказал о том, что этот шаг является важным подтверждением концепции и успех в его реализации был достигнут благодаря сбору экспертов с необходимым специализированным оборудованием и их совместной работе над синхронизацией устройств. Ледингем добавил, что этот прорыв может стать началом новой эры в квантовых технологиях, поскольку он предоставляет основу для будущего квантового интернета.
Ученый рассказал об интернете будущего
В китайском эксперименте основной дрон создал две "запутанные" частицы, одну из которых отправил на базу на земле. Вторую частицу принял другой дрон и переправил ее на вторую наземную станцию в километре от первой. Дроны легко перемещаются, их запуск быстр и дешев, поэтому в будущем планируется создавать целые эскадрильи дронов для обеспечения глобального квантового интернета.
Ученые только начинают работать с этим типом технологии. Во многом потому, что неизвестно, может ли он действительно работать. И на данный момент не совсем ясно, для чего будет использоваться квантовый интернет. Есть идея, что он может стать специализированным, очень безопасным расширением для обычного интернета: для некоторых устройств и приложений.
Пекин будет продвигать свою инициативу с помощью двусторонних и региональных соглашений. Кейс недели: дополненная реальность для уроков геологии Для уроков географии и геологии учителю нужны модели минералов и образцы горных пород, но не все школы могут купить дорогие макеты. Особенно актуальной проблема стала в период самоизоляции, когда дети учились дистанционно. Современные технологии, в том числе дополненная реальность, помогут преодолеть это препятствие. Оно поможет учителю провести виртуальную экскурсию по заброшенной шахте или показать ученикам, как выглядят марсианские кратеры. Приложение также пригодится на уроках археологии, истории и биологии. Роботы-уборщики будут собирать мусор со дна океанов. В Германии испытали энергоэффективный самолет, по форме напоминающий букву V. Морские исследовательские зонды могут заряжаться от смены давления. Гибридный беспилотник может летать и ходить. Amazon, Apple и Google разработают стандарт для умных устройств. Он рассказал о том, как большие данные и нейросети помогают создавать картины и инсталляции, а также показал несколько своих работ, вдохновленных искусственным интеллектом. Что послушать Выпуск подкаста «Цифра будущего» про интеллектуальные транспортные системы.
Электроника Австралийцы создали прототип «квантового интернета» Возможность составлять из отдельных квантовых компьютеров сложные сети упирается в необходимость удерживать квантовое состояние достаточно долгое время, превышающее время передачи сигнала. Австралийские ученые предложили использовать для этого элементы квантовой памяти на основе ионов эрбия, соединенных оптоволоконным кабелем. Время когеренции в такой системе составило более одной секунды, что на 4 порядка больше всех предложенных ранее вариантов. Работа опубликована в Nature Physics. Любой компьютер, даже квантовый, в настоящее время не сможет реализовать весь свой потенциал, если он работает в одиночку. Объединение квантовых компьютеров в сети, информация внутри которых передается в виде световых пучков, может дать возможность для создания квантового интернета. Однако такая возможность упирается не столько в технические проблемы, сколько в фундаментальные физические.
Квантовый интернет «на районе». Что известно о новом способе создания сетей
Эволюция квантовых технологий: квантовый интернет. Возможности для молодых ученых в области квантовых технологий: Квантовая школа | Больше фото в банке визуального. Заместитель председателя правительства РФ Дмитрий Чернышенко сообщил, что планируется строительство новых участков квантовой сети протяжённостью более 1400 км. Представители Госкорпорации «Росатом» сообщили, что главной задачей с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создания на ее базе. При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат.
«Квантовый интернет» планируют создать в России к 2030 году
Концепция «квантового интернета» также обсуждается как идея для следующих Дорожных карт по квантовым вычислениям с горизонтом 2030 года. Учёные стали на шаг ближе к квантовому интернету. Это изобретение приближает нас на шаг ближе к созданию квантового интернета, где данные будут передаваться со скоростью человеческой мысли. Главной задачей в период с 2025 по 2030 годы станет объединение первых квантовых процессоров в общую сеть и создание на ее базе квантового Интернета. При попытке перехвата данных, происходит изменение квантового состояния фотона и выдается совершенно другой результат.