Kappløpet om å skape et kvanteinternett

Europa presser på for å skape en ny, sikrere nettverksinfrastruktur basert på kvantefysikk som vil bidra til å forhindre hackere i å stjele informasjon.

Europa, Kina og USA investerer i utvikling av kvantedatamaskiner og internett. Foto: metamorworks

I mai 2023 tok Dr. Benjamin Lanyon ved Universitetet i Innsbruck i Østerrike et stort skritt mot å skape en ny type internett. Han overførte informasjon langs en 50 kilometer lang fiberoptisk kabel ved hjelp av prinsippene i kvantefysikk. Informasjon i kvantefysikk er forskjellig fra de binære sifrene som datamaskiner lagrer og behandler, kjernen i dagens World Wide Web. Kvantefysikkens verden fokuserer på egenskapene og interaksjonene til molekyler, atomer og enda mindre partikler som elektroner og fotoner. Kvantebiter, eller qubits, tilbyr potensialet for mer presis overføring av informasjon, noe som bidrar til å forhindre nettyveri.

Lanyon sa at forskningen hans vil gjøre kvanteinternett mulig i byer, og etter hvert på tvers av byer. Gjennombruddet hans er en del av et forskningsprosjekt i EU for å komme nærmere et kvanteinternett. Prosjektet, kalt Quantum Internet Alliance (QIA), samler forskningsinstitutter og selskaper over hele Europa. QIA har mottatt 25,5 millioner dollar i finansiering fra EU over 3,5 år, frem til slutten av mars 2026, ifølge Phys.org .

«Kvanteinternettet vil ikke erstatte det konvensjonelle internettet, men det vil utfylle det», sa Stephanie Wehner, professor i kvanteinformasjon ved Delft teknologiske universitet i Nederland og koordinator for kvanteundersøkelsen.

Et viktig konsept i kvantefysikk er kvanteforvikling. Hvis to partikler er forviklingt, uansett hvor langt fra hverandre de er i rommet, har de fortsatt lignende egenskaper. For eksempel har de begge samme «spinn», som representerer retningen på en elementærpartikkels iboende vinkelmomentum. Spinntilstanden til en partikkel er ikke klar før den observeres. Før det er de i forskjellige tilstander kalt superposisjoner. Men når de først er observert, er tilstandene til begge partiklene klart definert.

Dette er nyttig for sikker kommunikasjon. De som avlytter kvanteoverføringer, ville etterlate et tydelig spor ved å gjøre endringer i tilstanden til den observerte partikkelen. «Vi kan bruke egenskapene til kvanteforviklinger for å oppnå sikker kommunikasjon selv om angriperen har en kvantedatamaskin», forklarer Wehner.

De sikre kommunikasjonsmulighetene til et kvanteinternett kan åpne for et mye bredere spekter av bruksområder enn det tradisjonelle internettet. Innen medisin kan for eksempel kvanteforvikling muliggjøre klokkesynkronisering, noe som forbedrer fjernkirurgi. For astronomi kan teleskoper som gjør langdistanseobservasjoner «bruke kvanteinternettet til å skape forviklinger mellom sensorer, noe som gir bilder av himmelen med mye bedre kvalitet», sa Wehner.

Utfordringen nå er å skalere opp kvanteinternettet til å bruke mange partikler over lange avstander. Lanyon og kollegene hans har også demonstrert kommunikasjon ikke bare mellom individuelle partikler, men også mellom partikkelstråler (i dette tilfellet fotoner), noe som øker sammenfiltringshastigheten mellom kvantenoder. Det endelige målet er å utvide kvantenoder til større avstander, kanskje 500 kilometer, og skape et kvanteinternett som kan koble sammen avsidesliggende byer, på samme måte som det tradisjonelle internettet.

Utenfor Europa har Kina og USA også gjort fremskritt innen kvantedatabehandling og internett de siste årene. Europa er lenger fremme i utviklingen av integrert rom- og bakkeinfrastruktur for sikker kommunikasjon, en sentral del av kvanteinternettet.

An Khang (ifølge Phys.org )

Kildekobling: https://vnexpress.net/cuoc-dua-tao-ra-mang-internet-luong-tu-4663789.html