Перегони за створення квантового інтернету

Європа наполягає на створенні нової, безпечнішої мережевої інфраструктури на основі квантової фізики, яка допоможе запобігти крадіжці інформації хакерами.

Європа, Китай та США інвестують у розробку квантових комп'ютерів та Інтернету. Фото: metamorworks — Європа, Китай та США інвестують у розробку квантових комп'ютерів та Інтернету. Фото: *metamorworks*

У травні 2023 року доктор Бенджамін Ланьон з Інсбруцького університету в Австрії зробив важливий крок до створення нового виду інтернету. Він передав інформацію 50-кілометровим оптоволоконним кабелем, використовуючи принципи квантової фізики. Інформація в квантовій фізиці відрізняється від двійкових цифр, які зберігають та обробляють комп'ютери, що є основою сучасної Всесвітньої мережі. Світ квантової фізики зосереджується на властивостях та взаємодії молекул, атомів і навіть менших частинок, таких як електрони та фотони. Квантові біти, або кубіти, пропонують потенціал для точнішої передачі інформації, допомагаючи запобігти кіберкрадіжкам.

Ланьон сказав, що його дослідження зробить можливим створення квантового інтернету в містах, а згодом і між містами. Його прорив є частиною дослідницького проєкту Європейського Союзу (ЄС), спрямованого на наближення до квантового інтернету. Проєкт під назвою «Альянс квантового інтернету» (QIA) об’єднує дослідницькі інститути та компанії по всій Європі. За даними Phys.org , QIA отримав фінансування від ЄС у розмірі 25,5 мільйонів доларів протягом 3,5 років, до кінця березня 2026 року.

«Квантовий інтернет не замінить традиційний інтернет, а доповнить його», – сказала Стефані Венер, професорка квантової інформації в Делфтському технологічному університеті в Нідерландах та координаторка QIA.

Важливою концепцією квантової фізики є квантова заплутаність. Якщо дві частинки заплутані, то незалежно від того, наскільки далеко вони знаходяться одна від одної в просторі, вони все одно мають подібні властивості. Наприклад, вони обидві мають однаковий «спін», який відображає напрямок власного моменту імпульсу елементарної частинки. Спіновий стан частинки незрозумілий, доки його не спостерігають. До цього вони перебувають у різних станах, які називаються суперпозиціями. Але після спостереження стани обох частинок чітко визначені.

Це корисно для безпечного зв'язку. Ті, хто перехоплює квантові передачі, залишають чіткий слід, змінюючи стан спостережуваної частинки. «Ми можемо використовувати властивості квантової заплутаності для досягнення безпечного зв'язку, навіть якщо зловмисник має квантовий комп'ютер», – пояснює Венер.

Можливості безпечного зв'язку квантового інтернету можуть відкрити набагато ширший спектр застосувань, ніж традиційний інтернет. Наприклад, у медицині квантова заплутаність може забезпечити синхронізацію годинника, покращуючи дистанційну хірургію. В астрономії телескопи, що здійснюють спостереження на великі відстані, можуть «використовувати квантовий інтернет для створення заплутаності між датчиками, забезпечуючи набагато кращу якість зображень неба», сказав Венер.

Зараз завдання полягає в масштабуванні квантового інтернету для використання багатьох частинок на великих відстанях. Леньон та його колеги також продемонстрували зв'язок не лише між окремими частинками, але й між пучками частинок (у цьому випадку фотонів), що прискорює швидкість заплутаності між квантовими вузлами. Кінцева мета — розширити квантові вузли на більші відстані, можливо, 500 кілометрів, створивши квантовий інтернет, який може з'єднувати віддалені міста, подібно до традиційного інтернету.

За межами Європи, Китай та США також досягли успіхів у квантових обчисленнях та інтернеті за останні роки. Європа просунулася далі в розробці інтегрованої космічної та наземної інфраструктури для безпечного зв'язку, що є ключовою частиною квантового інтернету.

Ан Хан (за даними Phys.org )

Посилання на джерело