Interneti kuantik - çfarë është, si funksionon? Përparësitë. rrjet kuantik

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Studimet e fundit të kryera nga shkencëtarët evropianë dhe rusë kanë treguar se lëvizja e informacionit kuantik dhe klasik mund të bashkëjetojë me sukses brenda kufijve të të njëjtave linja të transmetimit të të dhënave me fibra optike. Kjo bën të mundur në të ardhmen një kalim gradual nga interneti i zakonshëm, në një rrjet të bazuar në paradokset e grimcave elementare, rrjeti kuantik i internetit.

Përshpejtoni në kërkime

Një revolucion po krijohet në industrinë e kompjuterave. Fizikanët në Universitetin e Pensilvanisë kanë thënë se çipat konvencionale të silikonit do të arrijnë kufirin e tyre në katër vjet. Nuk do të jetë e mundur t'i zvogëloni ato më tej, kështu që kompjuterët e zakonshëm nuk kanë shumë kohë për të jetuar.

Ata do të zëvendësohen nga teknologjitë thelbësisht të reja, kompjuterët kuantikë. Në vend të patate të skuqura do të ketë grimca elementare. Falë kësaj, është e mundur të zvogëlohet në mënyrë drastike madhësia dhe të rritet produktiviteti. Deri më tani, këto prototipa nuk janë më të shpejtë se një kompjuter i dobët, por është vetëm çështje kohe. Nga ana tjetër, duke përdorur potencialin më të fuqishëm, do të jetë e mundur të zgjidhet më shpejtproblemet dhe vështirësitë në zbatimin e një Interneti thelbësisht të ri, kuantik.

Misteret e internetit kuantik

Si funksionon interneti kuantik? Çfarë është dhe cili është thelbi i tij? Dallimi është se ai bazohet në ligjet e mekanikës kuantike. Ajo është përqafuar nga shkencëtarët si një fushë e nxehtë dhe e tensionuar që mund të përdoret për të përshkruar fenomene që nuk kuptohen plotësisht. Një prej tyre është efekti fotoelektrik.

Paradokset e fizikës kuantike në shërbim të njerëzimit

Sot është e qartë: në të ardhmen tonë të afërt do të hyjë një fenomen i tillë si interneti kuantik. Çfarë mund të na sjellë kjo apo si do të jetë? Ndoshta ky do të jetë një hap tjetër, i ngjashëm me prezantimin e transistorëve gjysmëpërçues në të kaluarën.

Parimi i tij bazohet në vetinë e mbivendosjes dhe ngatërresës kuantike. Nuk ka një rrotullim të caktuar dhe kur matet një, i dyti tregon të kundërtën. Për një kuptim më të plotë, kjo do të thotë se çdo grimcë elementare që mbart informacion është e lidhur në mënyrë të padukshme me çiftin e saj "të ngatërruar". Për më tepër, distanca mes tyre nuk luan ndonjë rol, informacioni transmetohet në çast.

Duke përdorur këto ligje anormale, hapen mundësi të mëdha në shpejtësinë dhe konfidencialitetin e transferimit të të dhënave. Është e pamundur të përgjosh informacionin e dërguar në këtë mënyrë pa u vënë re: çdo lexim lë gjurmë ose shkatërron informacionin origjinal.

Shpejtësia është më e shpejtë se sa mendohej

Sa i përket të dhënave më të fundit për matjen e shpejtësisë së transferimit të të dhënave, ato mahnitin imagjinatën tonë. Ajo e tejkalon shpejtësinë e dritës me dhjetëmijëra herë. Por, ka shumë të ngjarë, shkencëtarët në të ardhmen do të zbulojnë se shpejtësia e transmetimit të sinjalit është shumë më e lartë se sa ishte përcaktuar më parë, siç është Interneti kuantik. Çfarë do të thotë? Çfarë mund të na japë kjo? Ndoshta transmetimi i sinjaleve në distanca të pamendueshme më parë në hapësirë dhe zbulime të reja.

Teknologjitë e reja në fotone

Në teknologjinë e shndërrimit të fotoneve në një bartës informacioni, shkencëtarët rusë kanë gjetur përdorimin e kristaleve të rritur artificialisht, përkatësisht diamanteve.

Rezulton se kur drita kalon nëpër kristale, ajo fiton vetinë e një lëngu dhe fillon të formojë pika, vorbulla, valë. Mund të drejtohet përmes çdo kanali. Në përgjithësi, ai sillet si një lëng. Përfshirë atë mund të përhapet me një shpejtësi shumë të ngad altë ose edhe të ndalojë.

Kjo është shumë interesante nga njëra anë dhe shumë e rëndësishme, sepse ju lejon të manipuloni dritën dhe të bëni gjithçka, duke përfshirë marrjen e një fenomeni të tillë si një rrjet kuantik interneti. Kjo lejon që ai të përdoret si një agjent transferimi informacioni. Tani bartësi i saj kryesor është një ngarkesë elektrike. Por është një objekt i papërsosur. Prandaj, çdo lëvizje ose përshpejtim i një ngarkese elektrike çon në humbje energjie që shkojnë në mjedis dhe ngrohin procesorin dhe elementët e mikroqarkullimit.

Vetë Interneti i kushton njerëzimit më shumë se 5% të energjisë që prodhon. Prandaj, zëvendësimi i një elektroni me fotone në mënyrë ideale do të çonte në një reduktim të humbjes së një sasie kolosale të energjisë. Prandaj, kostoja e vetë internetitdo të bjerë.

Interneti kuantik në Rusi

Punët në Rusi në internetin kuantik janë unike. Megjithë financimin e ulët dhe të gjitha llojet e pengesave, shkencëtarët kanë kryer mjaft eksperimente dhe kanë arritur një pozicion udhëheqës në këtë fushë.

Si rezultat, arritëm të krijonim një institucion unik, të nivelit të lartë. Ai kombinon grupet eksperimentale dhe teorike si dhe kërkimin e aplikuar. Ky institut financohet pjesërisht nga Gazprombank, pjesërisht nga shteti në forma të ndryshme. Në çdo rast, ky është shembulli që shkenca ruse duhet të ndjekë pa u ndalur në asgjë.

Pushtimi i territoreve të reja

Në fazën aktuale të zhvillimit të internetit kuantike, mund të emërtohen vetëm teknologjitë e mbrojtjes së të dhënave që përdorin kriptografinë kuantike. Rrjete të tilla sot janë lidhje mjaft të thjeshta pikë-për-pikë. Shkencëtarët synojnë të krijojnë zgjidhje bashkëpunuese që kombinojnë kanale të ndryshme dhe metoda të enkriptimit.

Nëse ndiqni zbatimin e idesë, rezultatet e studiuesve rusë do të jenë më domethënëse. Një shembull është detektori i emetuesit me një foton që po zhvillohet në Institutin Kurchatov.

Për ekzistencën e një zbulimi të tillë si interneti kuantik, shkencëtarët duhet të zgjidhin vështirësitë e kombinimit të pajisjeve speciale për transmetimin kuantik të të dhënave dhe rrjetet e telekomunikacionit që ekzistojnë sot.

Çështjet kryesore qëndrojnë në zgjidhjen e ndërrimit dhe amplifikimit të sinjalit. Nëse dërgoni informacion të bazuar në kuantikë mbi një fibër optike standarde, atëherë ai nuk do të kalojë përmes rigjeneruesit. Prandaj, një zgjidhje është që sinjali të kthehet në elektrik dhe më pas të kthehet në pozicionin e tij origjinal.

Sot kufiri është treqind kilometra. Kjo është distanca në të cilën është e nevojshme të rigjenerohet sinjali optik. Ne gjithashtu kemi nevojë për një prototip të ndërprerësit kuantik. Shuma totale e detyrave problematike mund të zgjidhet vetëm brenda dhjetë viteve. Sidoqoftë, në qarqet shkencore ata argumentojnë për mundësinë e "shalimit" të internetit kuantik. Çfarë mund të sjellë dhe si mund të ndihmojë? Sot nuk ka një përgjigje të qartë, por zgjidhja e çështjes së prezantimit dhe sjelljes së teknologjive të tilla tek qytetari mesatar do të përmirësojë patjetër cilësinë e jetës dhe sigurinë e tij.

Një epokë e re po vjen

Kina ka vendosur një projekt ambicioz sot për të bërë transmetimin e rrjetit kuantik 1200 kilometra duke përdorur satelitin.

Një distancë maksimale prej njëqind kilometrash është arritur për momentin. Shkencëtarët kanë zhvilluar se si të mbrojnë sinjalin nga efektet e kushteve meteorologjike. Megjithatë, kjo ndjesi ka më shumë të ngjarë të lidhet jo me teleportimin, i cili po rritet çdo vit, por me kriptografinë kuantike, me fjalë të tjera, një sistem të ri të enkriptimit të të dhënave.

Një kod kuantik nuk mund të hakerohet, më saktë kur hakerohet, informacioni zhduket. Në epokën e luftës kibernetike, kjo do të thotë paprekshmëri. Kriptografia kuantike është përdorur prej kohësh nga ata që kërkojnë garancisigurinë. Si, për shembull, disa vite më parë, bankat zvicerane filluan të shkëmbejnë të dhëna për klientët e tyre përmes një rrjeti kuantik. Sot ato janë të kufizuara në një distancë prej disa dhjetëra kilometrash. Qendra Kuantike Ruse po përgatitet të prezantojë të njëjtin sistem, si dhe të zotërojë transmetimin e një sinjali kuantik nëpërmjet një sateliti hapësinor.

Hyrje dhe zbatim

Ndërkohë, rrjeti i parë kuantik i internetit u lançua në Shën Petersburg midis dy ndërtesave universitare në Rusi.

Informacioni transmetohet duke përdorur ligjet e fizikës kuantike. Korporatat dhe qeveritë më të zgjuara tani po investojnë në këtë fushë. Teknologjia e ardhshme e transferimit të informacionit po zbatohet në bazë të asaj ekzistuese. Kabllo me fibër optike, kompjuter i njohur, por një ruter i ri dhe gjenerator foton.

Ekzistenca e internetit të ri fillon me një lazer, ku ndodhet burimi i fotoneve të vetme. Ata kanë një pronë të mirë për transmetimin e informacionit në një mënyrë të sigurt. Një foton i vetëm nuk mund të ndahet. Çelësi është formuar në atë mënyrë që leximi të mos jetë i mundur. Për ta kthyer një foton në një bartës informacioni, sistemi ndryshon gjendjen e tij, fazën e lëkundjes së valës së impulsit. Sot, niveli i zhvillimit të teknologjisë kuantike është i krahasueshëm me atë që komunikimet celulare dukeshin tridhjetë vjet më parë, do të kalojnë pesë deri në dhjetë vjet të tjerë dhe kuantat e fotoneve do të jenë në gjendje të na japin një informacion të sigurt në internet.

Internet kuantik në Kazan

Një rrjet kuantik interneti është nisur në Tatarstan, faqja e tij eksperimentale ndodhet në Kazan. Ky programështë një arritje e rëndësishme në zhvillimin e komunikimeve kuantike në Rusi. Sipas shkencëtarëve, ajo është absolutisht imune ndaj sulmeve të hakerëve.

Sot, mbrojtja e rrjetit tonë të internetit bazohet në enkriptimin e algoritmeve matematikore, por edhe kodi më kompleks mund të thyhet. Sa më të fuqishme të jenë aftësitë kompjuterike të hakerëve, aq më e lehtë dhe më e shpejtë është të llogaritet algoritmi i enkriptimit.

Teknologjia e përshkruar në artikull do të bëhet një strukturë e re e sigurisë së rrjetit. Interneti kuantik në Kazan do të kombinohet në katër nyje në një distancë prej 30-40 kilometra nga njëra-tjetra. Kostoja e zgjedhjes midis dy pikave është rreth njëqind mijë dollarë. Në pjesën eksperimentale, rrjeti tregoi një shpejtësi kuantike interneti prej 117 kb / s me një distancë prej dy kilometrash e gjysmë. Ky rezultat është një rend i madhësisë më i lartë se në provat evropiane. Në rrjet, shkalla e humbjes së transmetimit të biteve kuantike në kanalin optik ishte njëzet dB. Kjo është e barabartë me një vijë të gjatë njëqind kilometrash.

Vlen të theksohet se ky projekt përfshin linjën operative të rrjetit të telekomunikacionit të infrastrukturës Tattelecom.

Rrjeti do të lidhë qytete

Në vitin 2017 është planifikuar të fillojë një projekt për prezantimin e teknologjisë së re. Interneti kuantik në Tatarstan do të lejojë lidhjen e zyrave në qytete të ndryshme. Kjo është një nga detyrat kryesore të vendosura nga Qendra Kuantike Kazan KNITU-KAI dhe drejtuesi i saj. Duke parë sukseset e tyre, njeriu beson pa dyshim se kështu do të jetë.