Kapplöpningen om att skapa ett kvantinternet

Europa driver på för att skapa en ny, säkrare nätverksinfrastruktur baserad på kvantfysik som skulle bidra till att förhindra hackare från att stjäla information.

Europa, Kina och USA investerar i utveckling av kvantdatorer och internet. Foto: metamorworks

I maj 2023 tog Dr. Benjamin Lanyon vid universitetet i Innsbruck i Österrike ett stort steg mot att skapa en ny typ av internet. Han överförde information längs en 50 kilometer lång fiberoptisk kabel med hjälp av kvantfysikens principer. Information inom kvantfysiken skiljer sig från de binära siffror som datorer lagrar och bearbetar, kärnan i dagens World Wide Web. Kvantfysikens värld fokuserar på egenskaper och interaktioner mellan molekyler, atomer och även mindre partiklar som elektroner och fotoner. Kvantbitar, eller qubits, erbjuder potential för mer exakt överföring av information, vilket hjälper till att förhindra cyberstöld.

Lanyon sade att hans forskning kommer att möjliggöra kvantinternet inom städer, och så småningom över städer. Hans genombrott är en del av ett forskningsprojekt inom Europeiska unionen (EU) för att närma sig ett kvantinternet. Projektet, som kallas Quantum Internet Alliance (QIA), sammanför forskningsinstitut och företag över hela Europa. QIA har fått 25,5 miljoner dollar i finansiering från EU under 3,5 år, fram till slutet av mars 2026, enligt Phys.org .

”Kvantinternet kommer inte att ersätta det konventionella internet, utan kommer att komplettera det”, säger Stephanie Wehner, professor i kvantinformation vid Delfts tekniska universitet i Nederländerna och koordinator för kvantitetsstudien.

Ett viktigt begrepp inom kvantfysiken är kvantsammanflätning. Om två partiklar är sammanflätade, oavsett hur långt ifrån varandra de befinner sig i rymden, har de fortfarande liknande egenskaper. Till exempel har de båda samma "spinn", vilket representerar riktningen för en elementarpartikels inneboende rörelsemängdsmoment. En partikels spinntillstånd är inte klart förrän den observeras. Innan dess befinner de sig i olika tillstånd som kallas superpositioner. Men när de väl observerats är tillstånden för båda partiklarna tydligt definierade.

Detta är användbart för säker kommunikation. De som avlyssnar kvantöverföringar skulle lämna ett tydligt spår genom att göra ändringar i den observerade partikelns tillstånd. "Vi kan använda egenskaperna hos kvantsammanflätning för att uppnå säker kommunikation även om angriparen har en kvantdator", förklarar Wehner.

De säkra kommunikationsmöjligheterna hos ett kvantinternet skulle kunna öppna upp för ett mycket bredare användningsområde än det traditionella internet. Inom medicin, till exempel, skulle kvantsammanflätning kunna möjliggöra klocksynkronisering, vilket förbättrar fjärrkirurgi. För astronomi skulle teleskop som gör långdistansobservationer kunna "använda kvantinternet för att skapa sammanflätning mellan sensorer, vilket ger bilder av himlen av mycket bättre kvalitet", sa Wehner.

Utmaningen nu är att skala upp kvantinternet för att använda många partiklar över långa avstånd. Lanyon och hans kollegor har också visat kommunikation inte bara mellan enskilda partiklar utan även mellan partikelstrålar (i detta fall fotoner), vilket ökar sammanflätningshastigheten mellan kvantnoder. Det slutgiltiga målet är att utöka kvantnoder till större avstånd, kanske 500 kilometer, och skapa ett kvantinternet som kan koppla samman avlägsna städer, liknande det traditionella internet.

Utanför Europa har Kina och USA också gjort framsteg inom kvantberäkning och internet de senaste åren. Europa har kommit längre i utvecklingen av integrerad rymd- och markinfrastruktur för säker kommunikation, en central del av kvantinternet.

An Khang (enligt Phys.org )

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