Kvant Internet - bu nima, u qanday ishlaydi? Afzalliklar. kvant tarmog'i

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Yevropalik va rus olimlari tomonidan olib borilgan so'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kvant va klassik ma'lumotlarning harakati bir xil optik tolali ma'lumotlarni uzatish liniyalari chegaralarida muvaffaqiyatli birga yashashi mumkin. Bu kelajakda oddiy Internetdan elementar zarrachalar paradokslariga asoslangan tarmoq, kvant Internet tarmog'iga bosqichma-bosqich o'tish imkonini beradi.

Tadqiqotda tezlashing

Kompyuter sanoatida inqilob sodir bo'lmoqda. Pensilvaniya universiteti fiziklari an'anaviy kremniy chiplari to'rt yil ichida o'z chegarasiga etishini aytishdi. Ularni yanada qisqartirib bo‘lmaydi, shuning uchun oddiy kompyuterlar uzoq umr ko‘rmaydi.

Ular oʻrnini tubdan yangi texnologiyalar, kvant kompyuterlari egallaydi. Chiplar o'rniga elementar zarralar bo'ladi. Buning yordamida hajmini keskin qisqartirish va mahsuldorlikni oshirish mumkin. Hozircha bu prototiplar kuchsiz kompyuterdan tezroq emas, ammo bu vaqt masalasidir. O'z navbatida, eng kuchli salohiyatdan foydalangan holda, uni tezroq hal qilish mumkin bo'laditubdan yangi, kvant Internetni amalga oshirishdagi muammolar va qiyinchiliklar.

Kvant internet sirlari

Kvant interneti qanday ishlaydi? Bu nima va uning mohiyati nimada? Farqi shundaki, u kvant mexanikasi qonunlariga asoslanadi. U olimlar tomonidan to'liq tushunilmagan hodisalarni tasvirlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan issiq, o'tkir maydon sifatida qabul qilingan. Ulardan biri fotoelektr effektidir.

Kvant fizikasining paradokslari insoniyat xizmatida

Bugun aniq: bizning yaqin kelajakda kvant Internet kabi hodisa kirib keladi. Bu bizga nima olib kelishi mumkin yoki qanday bo'ladi? Ehtimol, bu o'tmishda yarimo'tkazgichli tranzistorlar joriy qilinganiga o'xshash yana bir sakrash bo'ladi.

Uning printsipi superpozitsiya va kvant chalkashlik xususiyatiga asoslanadi. U aniq bir spinga ega emas va bir o'lchaganida, ikkinchisi buning aksini ko'rsatadi. To'liqroq tushunish uchun bu ma'lumotni tashuvchi har bir elementar zarrachaning "chimlangan" juftligi bilan ko'rinmas tarzda bog'langanligini anglatadi. Bundan tashqari, ular orasidagi masofa hech qanday rol o'ynamaydi, ma'lumotlar bir zumda uzatiladi.

Ushbu g'ayritabiiy qonunlardan foydalangan holda ma'lumotlarni uzatish tezligi va maxfiyligida katta imkoniyatlar ochiladi. Bu tarzda yuborilgan ma'lumotni sezdirmasdan ushlab bo'lmaydi: har qanday o'qish asl ma'lumotni iz qoldiradi yoki yo'q qiladi.

Tezlik oʻylagandan ham tezroq

Ma'lumot uzatish tezligini o'lchash bo'yicha so'nggi ma'lumotlarga kelsak, ular bizning tasavvurimizni hayratda qoldiradi. U yorug'lik tezligidan o'nga oshadiming marta. Ammo, ehtimol, kelajakda olimlar signal uzatish tezligi ilgari aniqlanganidan ancha yuqori ekanligini aniqlaydilar, masalan, kvant Internet. Bu nima degani? Bu bizga nima berishi mumkin? Ehtimol, signallarning kosmosdagi ilgari tasavvur qilib bo'lmaydigan masofalarga uzatilishi va yangi kashfiyotlar.

Fotonlardagi yangi texnologiyalar

Fotonlarni axborot tashuvchisiga aylantirish texnologiyasida rossiyalik olimlar sun'iy ravishda o'stirilgan kristallar, ya'ni olmoslardan foydalanishni topdilar.

Ma'lum bo'lishicha, yorug'lik kristallardan o'tganda suyuqlik xususiyatini oladi va tomchilar, girdoblar, to'lqinlar hosil qila boshlaydi. U har qanday kanal orqali yo'n altirilishi mumkin. Umuman olganda, u suyuqlik kabi harakat qiladi. Jumladan, u juda sekin tezlikda tarqalishi yoki hatto toʻxtashi mumkin.

Bu bir tomondan juda qiziq va juda muhim, chunki u yorug'likni manipulyatsiya qilish va har qanday narsani qilish, jumladan kvant Internet tarmog'i kabi hodisani olish imkonini beradi. Bu esa undan axborot uzatish agenti sifatida foydalanish imkonini beradi. Endi uning asosiy tashuvchisi elektr zaryadidir. Ammo bu nomukammal ob'ekt. Shu sababli, elektr zaryadining har qanday harakati yoki tezlashishi atrof-muhitga kirib, protsessor va mikrosxema elementlarini isitadigan energiya yo'qotilishiga olib keladi.

Internetning oʻzi insoniyatga ishlab chiqaradigan energiyaning 5% dan koʻprogʻiga tushadi. Shuning uchun elektronni fotonlar bilan almashtirish juda katta energiya yo'qotilishining kamayishiga olib keladi. Shunga ko'ra, Internetning o'zi narxitushadi.

Rossiyadagi kvant Internet

Rossiyada kvant internetida ishlash noyobdir. Kam mablagʻ va har xil toʻsiqlarga qaramay, olimlar yetarlicha tajribalar oʻtkazdilar va bu sohada yetakchi oʻrinni egallashdi.

Natijada biz noyob, yuqori darajadagi muassasa yaratishga muvaffaq boʻldik. U eksperimental va nazariy guruhlarni hamda amaliy tadqiqotlarni birlashtiradi. Ushbu institut qisman Gazprombank tomonidan, qisman davlat tomonidan turli shakllarda moliyalashtiriladi. Har holda, bu rus fani hech narsada to'xtamasdan o'rnak olishi kerak.

Yangi hududlarni zabt etish

Kvant Internet rivojlanishining hozirgi bosqichida faqat kvant kriptografiyasidan foydalangan holda ma'lumotlarni himoya qilish texnologiyalarini nomlash mumkin. Bunday tarmoqlar bugungi kunda juda oddiy nuqtadan nuqtaga ulanishdir. Olimlar turli kanallar va shifrlash usullarini birlashtirgan hamkorlikdagi yechimlarni yaratishni maqsad qilgan.

Goyaning amalga oshirilishini kuzatib borsangiz, rossiyalik tadqiqotchilarning natijalari sezilarli boʻladi. Bunga misol qilib, Kurchatov institutida ishlab chiqilayotgan yagona fotonli emitent detektorini keltirish mumkin.

Kvant Interneti kabi kashfiyot mavjudligi uchun olimlar bugungi kunda mavjud boʻlgan kvant maʼlumotlarini uzatish va telekommunikatsiya tarmoqlari uchun maxsus jihozlarni birlashtirishdagi qiyinchiliklarni hal qilishlari kerak.

Asosiy masalalar kommutatsiya va signalni kuchaytirishni hal qilishda yotadi. Agar siz kvantga asoslangan ma'lumotni standart optik tola orqali yuborsangiz, u regeneratordan o'tmaydi. Shuning uchun bitta yechim signalni elektr signaliga aylantirish va keyin asl holatiga qaytishdir.

Bugungi chegara uch yuz kilometr. Bu optik signalni qayta tiklash uchun zarur bo'lgan masofa. Bizga kvant kaliti prototipi ham kerak. Muammoli vazifalarning umumiy miqdori faqat o'n yil ichida hal qilinishi mumkin. Shunga qaramay, ilmiy doiralarda ular kvant Internetni "egarlash" imkoniyati haqida bahslashmoqda. Bu nima olib kelishi mumkin va u qanday yordam berishi mumkin? Bugungi kunda aniq javob yo'q, ammo bunday texnologiyalarni oddiy fuqaroga joriy etish va olib kelish masalasini hal qilish, albatta, uning hayot sifati va xavfsizligini yaxshilaydi.

Yangi davr kelmoqda

Xitoy sun'iy yo'ldosh yordamida 1200 kilometrlik kvant tarmog'ini uzatish bo'yicha ulkan loyihani amalga oshirdi.

Ayni damda maksimal masofa yuz kilometrga yetdi. Olimlar signalni meteorologik sharoitlar ta'siridan qanday himoya qilishni ishlab chiqdilar. Biroq, bu hissiyot yil sayin ortib borayotgan teleportatsiya bilan emas, balki kvant kriptografiyasi, boshqacha aytganda, yangi maʼlumotlarni shifrlash tizimi bilan bogʻliq.

Kvant kodini buzib bo'lmaydi, aniqrog'i, u buzilganda ma'lumot yo'qoladi. Kiber urush davrida bu daxlsizlikni anglatadi. Kvant kriptografiyasi uzoq vaqtdan beri kafolat izlayotganlar tomonidan qo'llanilganxavfsizlik. Qanday qilib, masalan, bir necha yil oldin Shveytsariya banklari kvant tarmog'i orqali o'z mijozlari haqida ma'lumot almashishni boshladilar. Bugungi kunda ular bir necha o'nlab kilometr masofa bilan cheklangan. Rossiya Kvant markazi xuddi shu tizimni joriy etishga, shuningdek, kosmik sun’iy yo‘ldosh orqali kvant signalini uzatishni o‘zlashtirishga tayyorlanmoqda.

Kirish va amalga oshirish

Ayni vaqtda Sankt-Peterburgda Rossiyadagi ikkita universitet binosi oʻrtasida birinchi kvant Internet tarmogʻi ishga tushirildi.

Ma'lumotlar kvant fizikasi qonunlari yordamida uzatiladi. Hozirda eng aqlli korporatsiyalar va hukumatlar bu sohaga sarmoya kiritmoqda. Kelajakdagi axborot uzatish texnologiyasi mavjud bo'lgan texnologiya asosida amalga oshirilmoqda. Optik tolali kabel, tanish kompyuter, lekin yangi router va foton generator.

Yangi Internetning mavjudligi lazerdan boshlanadi, u erda yagona fotonlar manbai joylashgan. Ular ma'lumotni xavfsiz tarzda uzatish uchun yaxshi xususiyatga ega. Bitta fotonni bo'lish mumkin emas. Kalit shunday shakllanganki, o'qish mumkin emas. Fotonni axborot tashuvchisiga aylantirish uchun tizim o'z holatini, impuls to'lqinining tebranish fazasini o'zgartiradi. Bugungi kunda kvant texnologiyasining rivojlanish darajasi mobil aloqaning o'ttiz yil oldingi ko'rinishi bilan solishtirish mumkin, yana besh-o'n yil o'tadi va foton kvantlari bizga xavfsiz axborot Internetini bera oladi.

Qozondagi kvantli internet

Tataristonda kvant Internet tarmog'i ishga tushirildi, uning tajriba sayti Qozon shahrida joylashgan. Bu dasturRossiyada kvant aloqalarini rivojlantirishdagi muhim yutuqdir. Olimlarning fikricha, u xakerlik hujumlaridan mutlaqo immunitetga ega.

Bugungi kunda bizning Internet tarmog'imizni himoya qilish matematik algoritmlarni shifrlashga asoslangan, ammo eng murakkab kodni ham buzish mumkin. Xakerlarning hisoblash qobiliyatlari qanchalik kuchli bo'lsa, shifrlash algoritmini hisoblash shunchalik oson va tezroq bo'ladi.

Maqolada tasvirlangan texnologiya tarmoq xavfsizligining yangi tuzilishiga aylanadi. Qozondagi kvant interneti bir-biridan 30-40 kilometr masofada joylashgan to‘rtta tugunga birlashtiriladi. Ikki nuqtani tanlash narxi taxminan yuz ming dollarni tashkil qiladi. Eksperimental bo'limda tarmoq ikki yarim kilometr masofada 117 kb / s kvant internet tezligini ko'rsatdi. Bu natija Yevropa sinovlariga qaraganda kattaroq tartibdir. Tarmoqda optik kanaldagi kvant bitlarining uzatish yo'qotish tezligi yigirma dB edi. Bu yuz kilometr uzunlikdagi chiziqqa teng.

Ta'kidlash joizki, ushbu loyiha Tattelecom infratuzilmasi telekommunikatsiya tarmog'ining operatsion liniyasini o'z ichiga oladi.

Tarmoq shaharlarni bog'laydi

2017-yilda yangi texnologiyani joriy etish loyihasini boshlash rejalashtirilgan. Tataristondagi kvant Internet turli shaharlardagi ofislarni ulash imkonini beradi. Bu Qozon kvant markazi KNITU-KAI va uning rahbari tomonidan qo'yilgan asosiy vazifalardan biridir. Muvaffaqiyatlarini ko'rib, shunday bo'lishiga shubhasiz ishoniladi.