Ние сме все по-близо до квантовия Интернет. Но какъв ще е той? в брой 166

Ние сме все по-близо до квантовия Интернет. Но какъв ще е той?
Категория: Сърцето, душата

За създаването на квантов интернет се работи интензивно в много страни по света. Например, тази година от Делфтския технически университет обещават да демонстрират работна версия на квантов интернет, тоест непробиваема зашифрована информация ще може да се предава по цяла Нидерландия. Бързина и сигурност ще бъдат едни от най-съществените преимущества на квантовия интернет, но той е още много далеч от масово внедряване и предстои много работа в най-различни направления за да се осъществи този невероятен технологичен пробив.

Още през февруари 2020 година учени от Аргонската национална лаборатория към Mинистерството на енергетиката на САЩ и Чикагския университет съобщиха, че са достигнали до квантово заплитане, при което поведението на двойка частици е свързано, така че тяхното състояние е абсолютно идентично. Това е станало в 83,7 –километрова мрежа с квантови бримки, намираща се в предградията на Чикаго.

Даже и да не сте учен, запознат с квантовата механика, може би ще ви е интересно защо е този шум около това явление, тоест около поведението на материята и енергията в микросвета, който много се различава от обичайния свят, който наблюдаваме около нас.

Постиженията на изследователите могат да станат важна крачка в разработването на нова, много по-мощна версия на Интернет в близките няколко десетилетия. Вместо битове, които използва съвременната мрежа и които могат да бъдат единствено със значенията 0 и 1, бъдещият квантов Интернет ще използва кубити с квантова информация, които ще могат да приемат безкрайно число от значения . (Кубитът е единица информация, която се използва в квантовите компютри).

Това би позволило на квантовия интернет да има много по-голяма пропусквателна способност, което от своя страна би позволило към него да бъдат включвани свръхмощни компютри и други устройства. Освен това ще трябва да бъдат разработвани програмни приложения, които в момента са просто невъзможни с така съществуващия интернет.

„Квантовият Интернет ще стане платформа за цяла квантова екосистема, в която компютрите, мрежите и датчиците ще обменят информация по принципиално нов начин, в която търсенето, общуването и изчисленията в буквалния смисъл ще работят като едно цяло – обяснява Дейвид Аушалъм, професор по спинотроника и квантова информация в Института по молекулярно инженерство Притцекер към Чикагския университет и старши научен сътрудник в Аргонската национална лаборатория, който е ръководил проекта.

Какво е това квантов интернет?

За какво ни е и какво прави той? Като начало, квантовият интернет няма за цел да замени познатия ни интернет. Той е по-скоро допълнение към него. Той ще може да се погрижи за някои проблеми, които в момента пречат на сегашния интернет. Например, квантовият интернет ще осигури много по-добра защита срещу хакери и киберпрестъпници. Ако в този момент, Алиса от Ню Йорк изпрати съобщение на Боб в Калифорния през интернет, то съобщението преминава горе-долу по права линия от единия бряг до другия. По пътя сигналите, които предават съобщението се влошават и специални устройства трябва да четат тези сигнали, да ги усилват и да поправят грешките. Но този процес позволява на хакерите да проникнат и да прихващат съобщенията.

При квантовите съобщения няма такъв проблем. Квантовите мрежи използват частици от фотони за изпращане на съобщенията, които не могат да бъдат атакувани. По думите на Рей Нюел, изследовател от Националната лаборатория Лос Аламос, вместо да се шифрират съобщенията посредством сложен математически апарат, ние ще разчитаме на особените закони на квантовата физика.

„Вие не можете да я копирате квантовата информация или да я разделите, и даже не можете да я погледнете без да я промените“- обяснява Нюел.

Фактически, със самия опит да прихванете съоб­щението, вие го унищожавате. Това би позволило да се постигне много по-голяма сигурност, отколкото сега.

„Най-елементарният начин да се разбере концепцията на квантовия интернет, това е концепцията за квантовата телепортация“ – обяснява Сумит Хатри, изследовател от Университета на Луизиана, намиращ се в Батън Руж.

Той и неговите колеги публикуваха статия за възможностите на космическия квантов интернет, в който спътницити постоянно ще транслират заплетени фотони на повърхността на Земята.

„Квантовата телепортация не прилича на това, което обикновеният човек си представя на база това, което е видял в научно-фантастичните филми“ – обяснява Хатри.- „В квантовата телепортация ако двама човека искат да общуват, те съвместно използват двойка квантови частици, които са заплетени. След това, посредством последователност от операции, изпращачът може да изпрати всякаква квантова информация на получателя, но това естествено не може да бъде направено по-бързо, отколкото е скоростта на светлината. Тази съвкупност на общото заплитане между двойките хора по целия свят в същност представлява квантовия Интернет. Главният въпрос на изследванията се състои в това как по-добре да се разпределят тези заплетени двойки сред хората, които са разпределени по целия свят“.

В момента, когато това ще може да бъде осъществено, квантовият Интернет ще стане толкова удивително бърз, че отдалечените часовници ще са синхронизирани хиляди пъти по-точно, отколкото атомните, които се използват в момента, пише списание Cosmos. Това би направило GPS-навигацията много по-точна, отколкото днес. Би дало възможност да се изобрази гравитационното поле на Земята толкова подробно, че учените биха могли да забележат пулсациите на гравитационните вълни. Друго впечатляващо приложение на квантовия интернет би била възможността фотони да се телепортират от отдалечени телескопи, разположени по цялата планета и работещи във видимия спектър на светлината по цялата Земя, за да се свържат в гигантска виртуална обсерватория.

„Потенциално вие бихте могли да наблюдавате планети, въртящи се около други звезди“ – обяснява Николас Питерс , ръководител на групата, занимаваща се с квантови информационни науки в Националната лаборатория Оук Ридж.

Проблеми със създаването на квантов Интернет

Но преди всичко това да бъде осъществено, изследователите трябва да си изяснят как може да бъде създаден квантов интернет. Отчитайки странните особености на квантовата механика, това съвсем не е проста задача.

„В класическия свят вие може да кодирате информацията и да я съхранявате и тя да не се разрушава – казва Питерс – В квантовия свят вие кодирате информацията и тя започва да се разпада практически веднага“.

Другият проблем се състои в това, че тъй като количеството енергия, което съответства на квантовата информация е твърде малко, е трудно то да се удържи от взаимодействие с външния свят.

„Днес в много случаи квантовите системи работят само при много ниски температури – казва Нюел – Другата алтернатива е да се работи във вакуум“.

Нюел обяснява, че създаването за квантови интернет-функции ще е необходимо различно апаратно осигуряване, което още не е разработено. По тази причина е много сложно да се прогнозира кога ще бъде пуснат квантовия интернет, но някои учени предполагат, че това може да се осъществи до 2030 година.

Статията е прочетена 314 пъти
Назад към брой 166Назад

вестник Квантов преход 2011 - 2020