Кванттык Интернет - бул эмне, ал кантип иштейт? Артыкчылыктары. кванттык тармак

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Европалык жана орусиялык илимпоздор тарабынан жүргүзүлгөн акыркы изилдөөлөр кванттык жана классикалык маалыматтын кыймылы бир эле оптикалык була маалымат берүү линияларынын чектеринде ийгиликтүү бирге жашай аларын көрсөттү. Бул келечекте кадимки Интернеттен элементардык бөлүкчөлөрдүн парадоксуна, кванттык Интернет тармагына негизделген тармакка акырындык менен өтүүгө мүмкүндүк берет.

Изилдөөлөрдү тездетүү

Компьютер тармагында революция болуп жатат. Пенсильвания университетинин физиктери кадимки кремний чиптери төрт жылдан кийин чегине жете турганын айтышты. Аларды мындан ары кыскартуу мүмкүн эмес, андыктан жөнөкөй компьютерлердин жашоосу көп болбойт.

Аларды принципиалдуу түрдө жаңы технологиялар, кванттык компьютерлер алмаштырат. Чиптердин ордуна элементардык бөлүкчөлөр болот. Мунун аркасында олчемду кескин турде кыскартууга жана эмгек енду-румдуулугун жогорулатууга болот. Азырынча бул прототиптер алсыз компьютерден ылдамыраак эмес, бирок бул жөн гана убакыт маселеси. Өз кезегинде эң кубаттуу потенциалды колдонуу менен аны тезирээк чечүүгө болотпринципиалдуу жаңы, кванттык Интернетти ишке ашыруудагы көйгөйлөр жана кыйынчылыктар.

Кванттык интернеттин сырлары

Кванттык интернет кантип иштейт? Бул эмне жана анын маңызы эмнеде? Айырмачылыгы анын кванттык механиканын мыйзамдарына негизделгендигинде. Бул илимпоздор тарабынан толук түшүнүлбөгөн кубулуштарды сүрөттөө үчүн колдонула турган ысык, курч талаа катары кабыл алынган. Алардын бири фотоэффект.

Кванттык физиканын парадокстору адамзаттын кызматында

Бүгүн айкын көрүнүп турат: биздин жакынкы келечекте кванттык интернет сыяктуу кубулуш келет. Бул бизге эмне алып келиши мүмкүн же кандай болот? Балким, бул мурунку жарым өткөргүч транзисторлорду киргизүүгө окшош дагы бир секирик болот.

Анын принциби суперпозиция жана кванттык чырмалышуу касиетине негизделген. Анын белгилүү бир айлануусу жок, бир өлчөгөндө экинчиси тескерисин көрсөтөт. Көбүрөөк түшүнүү үчүн, бул маалыматты алып жүрүүчү ар бир элементардык бөлүкчө анын «чаташкан» түгөйү менен көзгө көрүнбөгөн түрдө байланышкан дегенди билдирет. Анын үстүнө, алардын ортосундагы аралык эч кандай роль ойнобойт, маалымат заматта берилет.

Бул аномалдуу мыйзамдарды колдонуу менен маалыматтарды берүүнүн ылдамдыгында жана купуялуулугунда чоң мүмкүнчүлүктөр ачылат. Мындай жол менен жөнөтүлгөн маалыматты байкабай кармап калуу мүмкүн эмес: ар кандай окуу из калтырат же баштапкы маалыматты жок кылат.

Ылдамдык ойлогондон да тез

Маалыматтарды берүү ылдамдыгын өлчөө боюнча акыркы маалыматтарга келсек, алар биздин фантазиябызды таң калтырат. Ал жарыктын ылдамдыгынан он эсе ашып кететмиң жолу. Бирок, кыязы, окумуштуулар келечекте сигнал берүүнүн ылдамдыгы мурда аныкталгандан алда канча жогору экенин табышат, мисалы, кванттык Интернет. Бул эмнени билдирет? Бул бизге эмне бере алат? Балким, сигналдардын космостогу мурда ойго келбеген аралыктарга берилиши жана жаңы ачылыштар.

Фотондордогу жаңы технологиялар

Фотондорду маалымат алып жүрүүчүгө айландыруу технологиясында орус окумуштуулары жасалма жол менен өстүрүлгөн кристаллдарды, тактап айтканда алмазды колдонууну табышты.

Көрсө, жарык кристаллдардан өткөндө суюктук касиетке ээ болуп, тамчылар, куюндар, толкундар пайда боло баштайт. Аны каалаган каналдар аркылуу багыттаса болот. Жалпысынан алганда, ал суюктук сыяктуу. Анын ичинде ал өтө жай ылдамдыкта жайылып, алтургай токтоп калышы мүмкүн.

Бул бир жагынан абдан кызыктуу жана абдан маанилүү, анткени ал жарыкты манипуляциялоого жана бардык нерсени жасоого, анын ичинде кванттык интернет тармагы сыяктуу көрүнүштү алууга мүмкүндүк берет. Бул маалымат берүү агенти катары колдонууга мүмкүндүк берет. Азыр анын негизги алып жүрүүчүсү электр заряды болуп саналат. Бирок бул жеткилең эмес объект. Демек, электр зарядынын кандайдыр бир кыймылы же ылдамдашы айлана-чөйрөгө кирип, процессор менен микросхемалардын элементтерин ысыткан энергиянын жоготууларына алып келет.

Интернет өзү өндүргөн энергиянын 5%дан ашыгын адамзатка чыгымдайт. Демек, электронду фотондор менен алмаштыруу эң сонун энергиянын эбегейсиз көлөмүн жоготууга алып келет. Ошого жараша интернеттин баасы датүшөт.

Россиядагы кванттык интернет

Орусиядагы кванттык интернеттеги иштер уникалдуу. Каржылоонун аздыгына жана ар кандай тоскоолдуктарга карабастан, окумуштуулар жетиштүү эксперименттерди жүргүзүп, бул жаатта алдыңкы орунга жетишти.

Натыйжада биз уникалдуу, жогорку деңгээлдеги институт түзө алдык. Ал эксперименталдык жана теориялык топторду, ошондой эле прикладдык изилдөөлөрдү бириктирет. Бул институт жарым-жартылай Газпромбанк тарабынан, жарым-жартылай мамлекет тарабынан ар кандай формада каржыланат. Кандай болгон күндө да бул орус илими эч нерсе менен токтобостон үлгү алышы керек.

Жаңы аймактарды басып алуу

Кванттык интернеттин өнүгүүсүнүн азыркы этабында кванттык криптографияны колдонгон маалыматтарды коргоо технологияларын гана атаса болот. Мындай тармактар бүгүнкү күндө өтө жөнөкөй чекиттен чекитке байланыштар болуп саналат. Окумуштуулар ар кандай каналдарды жана шифрлөө ыкмаларын айкалыштырган биргелешкен чечимдерди түзүүнү максат кылышууда.

Идеяны ишке ашырууну ээрчисеңиз, орусиялык изилдөөчүлөрдүн жыйынтыктары олуттуураак болот. Мисал катары Курчатов институтунда иштелип жаткан бир фотондуу эмиттер детекторун алса болот.

Кванттык интернет сыяктуу ачылыштын болушу үчүн окумуштуулар бүгүнкү күндө колдонулуп жаткан кванттык маалыматтарды берүү жана телекоммуникация тармактары үчүн атайын жабдууларды айкалыштыруудагы кыйынчылыктарды чечиши керек.

Негизги маселелер которуштурууну жана сигналды күчөтүүнү чечүүдө. Эгерде сиз стандарттык оптикалык була аркылуу кванттык маалыматты жөнөтсөңүз, анда ал регенератор аркылуу өтпөйт. Ошондуктан, бир чечим - сигналды электрдик сигналга айландыруу жана андан кийин баштапкы абалына кайтуу.

Бүгүн чек үч жүз километр. Бул оптикалык сигналды калыбына келтирүү үчүн зарыл болгон аралык. Бизге ошондой эле кванттык алмаштыргыч прототиби керек. Проблемалуу милдеттердин жалпы суммасы он жылдын ичинде гана чечилет. Ошого карабастан, илимий чөйрөлөрдө алар кванттык интернетти "ээрдетүү" мүмкүндүгү жөнүндө талашып жатышат. Ал эмне алып келиши мүмкүн жана кантип жардам бере алат? Бүгүнкү күндө эч кандай так жооп жок, бирок мындай технологияларды жөнөкөй жаранга киргизүү жана жеткирүү маселесин чечүү анын жашоо сапатын жана коопсуздугун сөзсүз жакшыртат.

Жаңы доор келе жатат

Кытай бүгүн спутник аркылуу 1200 километр кванттык тармакты өткөрүү боюнча дымактуу долбоорду койду.

Учурда максималдуу жүз километр аралыкка жетти. Окумуштуулар сигналды метеорологиялык шарттардын таасиринен кантип коргоону иштеп чыгышты. Бирок, бул сезим жыл сайын өсүп жаткан телепортацияга эмес, кванттык криптографияга, башкача айтканда, маалыматтарды шифрлөөнүн жаңы системасы менен байланыштуу болушу мүмкүн.

Кванттык кодду бузуп алуу мүмкүн эмес, тагыраак айтканда, ал бузулганда маалымат жок болот. Кибер согуштун доорунда бул кол тийбестикти билдирет. Кванттык криптографияны кепилдик издегендер көптөн бери колдонуп келишеткоопсуздук. Кантип, мисалы, бир нече жыл мурун Swiss банктар кванттык тармак аркылуу өз кардарлары тууралуу маалыматтарды алмаша баштады. Бугунку кунде алар бир нече ондогон километр аралыктар менен чектелет. Орус квант борбору ушул эле системаны ишке киргизүүгө, ошондой эле космостук спутник аркылуу кванттык сигналды берүүнү өздөштүрүү үчүн даярданып жатат.

Кириш жана ишке ашыруу

Ошол эле учурда Санкт-Петербургда Россиядагы эки университеттин имаратынын ортосунда биринчи кванттык интернет тармагы ишке киргизилди.

Маалымат кванттык физиканын мыйзамдарын колдонуу менен берилет. Эң акылдуу корпорациялар жана өкмөттөр азыр бул тармакка инвестиция салууда. Келечектеги маалыматты берүү технологиясы иштеп жаткан технологиянын негизинде ишке ашырылууда. Була-оптикалык кабель, тааныш компьютер, бирок жаңы роутер жана фотон генератор.

Жаңы интернеттин болушу лазерден башталат, ал жерде жалгыз фотондордун булагы жайгашкан. Алар коопсуз жол менен маалымат берүү үчүн жакшы касиетке ээ. Бир фотонду бөлүүгө болбойт. Ачкыч окуу мүмкүн болбой тургандай түзүлөт. Фотонду маалымат алып жүрүүчүгө айландыруу үчүн система өзүнүн абалын, импульстук толкун термелүү фазасын өзгөртөт. Бүгүнкү күндө кванттык технологиянын өнүгүү деңгээли мындан отуз жыл мурун уюлдук байланыш кандай болгон менен салыштырууга болот, дагы беш-он жыл өтөт жана фотон кванттары бизге коопсуз маалыматтык интернетти бере алат.

Казанда кванттык интернет

Татарстанда кванттык интернет тармагы ишке киргизилди, анын эксперименталдык сайты Казанда жайгашкан. Бул программаРоссияда кванттык байланышты енуктуруудегу маанилуу жетишкендик болуп саналат. Окумуштуулардын айтымында, ал хакердик чабуулдарга таптакыр каршы.

Бүгүнкү күндө биздин интернет тармагын коргоо математикалык алгоритмдердин шифрлөөгө негизделген, бирок эң татаал кодду да бузуп салса болот. Хакерлердин эсептөө жөндөмдүүлүгү канчалык күчтүү болсо, шифрлөө алгоритмин эсептөө ошончолук жеңил жана тез болот.

Макалада сүрөттөлгөн технология тармактык коопсуздуктун жаңы структурасы болуп калат. Казандагы кванттык интернет бири-биринен 30-40 километр аралыкта жайгашкан төрт түйүнгө бириктирилет. Эки пункттун ортосунда тандоо баасы болжол менен жүз миң долларды түзөт. Эксперименталдык бөлүмдө тармак эки жарым километр аралыкта 117 кб/с кванттык интернет ылдамдыгын көрсөттү. Бул жыйынтык европалык сыноолордон жогору. Тармакта, оптикалык каналдагы кванттык биттердин берүү жоготуу ылдамдыгы жыйырма дБ болгон. Бул жүз километр узун линияга барабар.

Белгилей кетсек, бул долбоор Tattelecom инфраструктурасынын телекоммуникация тармагынын иштөө линиясын камтыйт.

Тармак шаарларды бириктирет

2017-жылы жаңы технологияны киргизүү боюнча долбоорду баштоо пландалууда. Татарстандагы кванттык интернет ар кайсы шаарлардагы кеңселерди бириктирүүгө мүмкүндүк берет. Бул Казан кванттык борбору КНИТУ-КАИ жана анын жетекчиси тарабынан коюлган негизги милдеттердин бири. Алардын ийгилигине карап, ушундай болоруна шек жок ишенет.