Wyścig o stworzenie internetu kwantowego

Europa dąży do stworzenia nowej, bezpieczniejszej infrastruktury sieciowej opartej na fizyce kwantowej, która pomogłaby uniemożliwić hakerom kradzież informacji.

Europa, Chiny i USA inwestują w rozwój komputerów kwantowych i internetu. Zdjęcie: metamorworks

W maju 2023 roku dr Benjamin Lanyon z Uniwersytetu w Innsbrucku w Austrii poczynił znaczący krok w kierunku stworzenia nowego rodzaju internetu. Przesłał informacje 50-kilometrowym światłowodem, wykorzystując zasady fizyki kwantowej. Informacje w fizyce kwantowej różnią się od cyfr binarnych, które komputery przechowują i przetwarzają, stanowiących rdzeń dzisiejszej sieci WWW. Świat fizyki kwantowej koncentruje się na właściwościach i interakcjach cząsteczek, atomów, a nawet mniejszych cząstek, takich jak elektrony i fotony. Bity kwantowe, czyli kubity, oferują potencjał do precyzyjniejszego przesyłania informacji, pomagając zapobiegać cyberkradzieżom.

Lanyon powiedział, że jego badania umożliwią powstanie internetu kwantowego w miastach, a docelowo między nimi. Jego przełom jest częścią projektu badawczego Unii Europejskiej (UE), mającego na celu przybliżenie się do internetu kwantowego. Projekt o nazwie Quantum Internet Alliance (QIA) zrzesza instytuty badawcze i firmy z całej Europy. Według Phys.org , QIA otrzymało 25,5 miliona dolarów dofinansowania z UE na okres 3,5 roku, do końca marca 2026 roku.

„Internet kwantowy nie zastąpi konwencjonalnego internetu, lecz będzie go uzupełniał” – powiedziała Stephanie Wehner, profesor informatyki kwantowej na Uniwersytecie Technicznym w Delfcie w Holandii i koordynatorka QIA.

Ważnym pojęciem w fizyce kwantowej jest splątanie kwantowe. Jeśli dwie cząstki są splątane, niezależnie od tego, jak daleko od siebie znajdują się w przestrzeni, nadal posiadają podobne właściwości. Na przykład, obie mają ten sam „spin”, który reprezentuje kierunek wewnętrznego momentu pędu cząstki elementarnej. Stan spinowy cząstki nie jest jasny, dopóki nie zostanie zaobserwowany. Wcześniej znajdują się one w różnych stanach zwanych superpozycjami. Jednak po zaobserwowaniu, stany obu cząstek są jasno określone.

Jest to przydatne w przypadku bezpiecznej komunikacji. Osoby przechwytujące transmisje kwantowe pozostawiałyby wyraźny ślad, wprowadzając zmiany w stanie obserwowanej cząstki. „Możemy wykorzystać właściwości splątania kwantowego, aby zapewnić bezpieczną komunikację, nawet jeśli atakujący dysponuje komputerem kwantowym” – wyjaśnia Wehner.

Bezpieczne możliwości komunikacyjne internetu kwantowego mogą otworzyć znacznie szerszy zakres zastosowań niż tradycyjny internet. Na przykład w medycynie splątanie kwantowe mogłoby umożliwić synchronizację zegarów, usprawniając zdalną chirurgię. W astronomii teleskopy dokonujące obserwacji na duże odległości mogłyby „wykorzystywać internet kwantowy do tworzenia splątania między czujnikami, zapewniając znacznie lepszą jakość obrazów nieba” – powiedział Wehner.

Wyzwaniem jest obecnie skalowanie internetu kwantowego w celu wykorzystania wielu cząstek na duże odległości. Lanyon i jego współpracownicy zademonstrowali również komunikację nie tylko między pojedynczymi cząstkami, ale także między wiązkami cząstek (w tym przypadku fotonów), zwiększając tempo splątania między węzłami kwantowymi. Docelowo celem jest rozszerzenie zasięgu węzłów kwantowych na większe odległości, na przykład do 500 kilometrów, tworząc internet kwantowy, który mógłby łączyć odległe miasta, podobnie jak tradycyjny internet.

Poza Europą, Chiny i Stany Zjednoczone również poczyniły w ostatnich latach postępy w dziedzinie komputerów kwantowych i internetu. Europa jest na dalszym etapie rozwoju zintegrowanej infrastruktury kosmicznej i naziemnej dla bezpiecznej komunikacji, stanowiącej kluczowy element internetu kwantowego.

An Khang (według Phys.org )

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