Квантовий інтернет: що це таке, як працює і коли з’явиться

Гонка за квант вже стартувала. Які країни опиняться першопрохідцями?
Про квантовий комп’ютер ми вже багато чули і читали в новинах. Але якщо скоро він запрацює в повну силу, то для нього потрібен буде ще й квантовий інтернет.

Телеком-компанії і супердержави вже поступово починають промацувати шлях на цей ринок. Так, наприклад, голландський оператор KPN і дослідницький центр QuTech підписали партнерську угоду про те, як зробити квантовий інтернет реальністю. А китайський квантовий супутник ось уже як три роки проводить експерименти. Тим більше, що такий інтернет може забезпечити безпеку, про яку у звичайній мережі ми можемо тільки мріяти.

Китайський квантовий супутник Мо-цзи не випромінює радіохвилі. Замість цього фізики розробили його для відправки та отримання бітів інформації, закодованих в фотонах інфрачервоного випромінювання. Це випробування є багатообіцяючою технологією, відомою як квантовий зв’язок, яка, на думку експертів, може бути набагато більш безпечною, ніж будь-яка існуюча система ретрансляції інформації.

В Європі є Європейський квантовий інтернет-альянс, який працює над квантовим інтернетом спільно з Делфтським техуніверситетом (Delft University of Technology) в Нідерландах. У 2020 році планується запуск демонстраційної мережі, що об’єднує чотири міста в Нідерландах. Ця мережа може стати першою в своєму роді і дозволить здійснювати передачу кубітів між будь-якими двома мережевими вузлами.

Уряд США прийняв Закон про Національну квантову ініціативу, який буде щедро фінансувати ряд дослідницьких центрів, присвячених квантовим технологіям, включаючи квантові комп’ютери і мережі.

Що ж таке квантова інформація? Класична інформація трансормується в біти, що мають значення 0 або 1. Квантова інформація зберігається в кубітах, які можуть перебувати в позиції 1 і 0 одночасно. Тобто один квантовий об’єкт може віддавати два різних набору даних в один момент часу. І при цьому, будь-які зміни в цю інформацію не можуть бути внесені непомітно. Тому, однією з головних особливостей квантового інтернету вважають безпеку.

Як забезпечується безпека? Один з головних принципів квантової фізики – принцип невизначеності Гейзенберга – говорить, що не можна одночасно точно виміряти швидкість і місце розташування квантової частинки. Чим точніше визначається одна величина, тим складніше обчислити другу. Тому що будь-яке вимірювання впливає на квантову систему і змінює її. А це означає, що жоден хакер не може витягти квантову інформацію, не залишивши сліду.

Ще в 1970-му році фізик Колумбійського університету в Нью-Йорку Стівен Візнер побачив в цьому потенціал і припустив, що можна закодувати інформацію в ізольовані атоми.

Як будуть виглядати перші квантові мережі? Велика частина технологій знаходиться в зародковому стані. Питання викликає й зберігання інформації. Тому що найкращі квантові осередки пам’яті можуть зберігати інформацію менше години. До того ж, покриття Землі квантовими супутниками коштує дорого – один тільки Мо-цзи обійшовся в $ 100 млн.

Тому перша мережа буде міксом квантової і оптоволоконної мережі. Вчені припускають, що це непоганий варіант: використовувати звичайний інтернет – для передачі фотографій котиків і квантовий – щоб відправляти конфіденційні дані. Для цього дослідницькі групи по всьому світу розробляють чіпи, які можуть дозволити класичному комп’ютеру підключатися до квантової мережі.

Єдина проблема – квантові сигнали, що передаються по оптоволокну, зникають приблизно через 97 км. Тому потрібні спеціальні пристрої – квантові повторювачі – які допоможуть передавати сигнали на великі відстані.

Квантові обчислення можуть зробити революцію. Але це одночасно і великий ризик для нинішнього шифрування, яким ми його знаємо. Нова технологія, як набагато більш просунута, допоможе хакерам зламати олдскульне шифрування. А значить і отримати доступ до конфіденційних даних, таких як інформація про кредитну картку. Щоб запобігти цьому, великі провайдери інтернет-інфраструктури, такі як Cloudflare, тестують технологію постквантовой криптографії з відкритим вихідним кодом.

Перша квантова мережа може бути побудована в найближчі п’ять років.

Джерело: tech.liga.net