Гонка за создание квантового интернета

Европа стремится создать новую, более безопасную сетевую инфраструктуру, основанную на квантовой физике, которая поможет предотвратить кражу информации хакерами.

Европа, Китай и США инвестируют в разработку квантовых компьютеров и Интернета. Фото: metamorworks — Европа, Китай и США инвестируют в разработку квантовых компьютеров и Интернета. Фото: *metamorworks*

В мае 2023 года доктор Бенджамин Ланьон из Инсбрукского университета в Австрии сделал важный шаг к созданию нового типа Интернета. Он передал информацию по 50-километровому оптоволоконному кабелю, используя принципы квантовой физики. Информация в квантовой физике отличается от двоичных цифр, которые хранятся и обрабатываются компьютерами, являющимися основой современной Всемирной паутины. Мир квантовой физики фокусируется на свойствах и взаимодействии молекул, атомов и даже более мелких частиц, таких как электроны и фотоны. Квантовые биты, или кубиты, открывают возможности для более точной передачи информации, помогая предотвращать киберкражи.

Ланьон заявил, что его исследования сделают возможным квантовый интернет в городах, а в конечном итоге и на межгородских расстояниях. Его прорыв является частью исследовательского проекта Европейского союза (ЕС), направленного на приближение к квантовому интернету. Проект, получивший название Альянс квантового интернета (QIA), объединяет исследовательские институты и компании по всей Европе. По данным Phys.org , QIA получил финансирование от ЕС в размере 25,5 млн долларов США сроком на три с половиной года, до конца марта 2026 года.

«Квантовый интернет не заменит традиционный интернет, а скорее дополнит его», — считает Стефани Венер, профессор квантовой информации в Делфтском техническом университете в Нидерландах и координатор QIA.

Важным понятием квантовой физики является квантовая запутанность. Если две частицы запутаны, независимо от того, как далеко они находятся в пространстве, они обладают схожими свойствами. Например, обе имеют одинаковый «спин», представляющий собой направление собственного углового момента элементарной частицы. Спиновое состояние частицы неясно, пока она не будет обнаружена. До этого они находятся в различных состояниях, называемых суперпозициями. Но после наблюдения состояния обеих частиц чётко определены.

Это полезно для обеспечения защищённой связи. Перехват квантовой передачи оставит явный след, изменив состояние наблюдаемой частицы. «Мы можем использовать свойства квантовой запутанности для обеспечения защищённой связи, даже если у злоумышленника есть квантовый компьютер», — объясняет Венер.

Возможности безопасной связи квантового интернета могут открыть гораздо более широкий спектр приложений, чем традиционный интернет. Например, в медицине квантовая запутанность может обеспечить синхронизацию часов, что улучшит удалённую хирургию. А в астрономии телескопы, проводящие дальние наблюдения, могут «использовать квантовый интернет для создания запутанности между датчиками, обеспечивая гораздо более качественные изображения неба», — сказал Венер.

Теперь задача состоит в том, чтобы масштабировать квантовый интернет для использования множества частиц на больших расстояниях. Лэньон и его коллеги также продемонстрировали связь не только между отдельными частицами, но и между пучками частиц (в данном случае фотонов), что увеличило скорость запутывания между квантовыми узлами. Конечная цель — расширить квантовые узлы на большие расстояния, возможно, до 500 километров, создав квантовый интернет, который мог бы соединять удалённые города, подобно традиционному интернету.

За пределами Европы, Китай и США также добились успехов в области квантовых вычислений и Интернета в последние годы. Европа продвинулась дальше в разработке интегрированной космической и наземной инфраструктуры для безопасной связи, являющейся ключевой частью квантового Интернета.

Ан Кханг (по данным Phys.org )

Ссылка на источник