Информация в квантовом мире и будущее коммуникаций

Введение

Современные ученые предсказывают, что квантовые коммуникации способны в корне изменить сегодняшнюю действительность. Квантовой технологией является технология, которая базируется на постулатах квантовой физики. Такие широко распространенные устройства как транзистор, лазер, да и вся совокупность объектов полупроводниковой электроники возникли благодаря использованию знаний о квантовой физике.

На текущий момент все мировое сообщество находится на этапе второй квантовой революции, что предполагает создание сложных квантовых систем на уровне их элементарных компонентов, таких как, квантовый компьютер, криптография, датчики. В ближайшие годы специалисты смогут разработать квантовую элементарную базу в форме лабораторных и научно-исследовательских устройств.

Статья: Информация в квантовом мире и будущее коммуникаций

Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов

Найти решение задачи

Информация в квантовом мире и будущее коммуникаций

Квантовые коммуникации являются областью знаний о трансляции неизвестного квантового состояния из одного месторасположения (к примеру, точки А) в другое, удаленное от первого месторасположение (предположим, в точку Б). Такая задача не может считаться тривиальной из-за теоремы о невозможности квантового клонирования состояния, согласно которой запрещается выполнять это так, как предписывается в классической физике.

Если рассматривать вопросы капитализации рынка квантовых технологий, то следует отметить, что проблемой создания квантовых компьютеров сегодня очень активно занимаются следующие корпорации:

1. Корпорация Google, которая вложила в реализацию данного проекта около ста миллионов долларов.
2. Корпорация Intel с вложениями порядка пятидесяти миллионов долларов.
3. Корпорация IBM с вложениями примерно сто миллионов долларов.
4. Корпорация AlibabaGroup с вложениями около ста пятидесяти миллионов долларов.

Первые три корпорации уже смогли реализовать «квантовые компьютеры», а именно:

1. Корпорация Google создала квантовый компьютер, мощностью в 49 кубит (кубит является базовой единицей информации в сфере квантовых вычислений).
2. Корпорация IBM создала квантовый компьютер, мощностью 16 кубит.
3. Корпорация Intel создала квантовый компьютер Intel Core Quantum, мощностью 50 кубит.

Тем не менее специалисты полагают, что пока нет оснований считать кого-то победителем в данной квантовой гонке. По мнению специалистов, современные кубиты способны быстро терять когерентность, то есть, они теряют информацию. Главной задачей на текущий момент является создание хотя бы одного логического кубита, состоящего из физических кубитов и способного сохранять информацию сколь угодно долго путем коррекции ошибок.

Развитие квантовых технологий в Российской Федерации с горизонтом планирования до 2030-го года предполагает следующие основные направления работ:

1. Квантовые вычисления и квантовое моделирование.
2. Квантовые коммуникации и квантовая криптография.
3. Квантовые стандарты частоты.
4. Квантовые датчики.

В соответствии с программой «Цифровая экономика Российской Федерации», предусматривающей развитие квантовых технологий при финансировании РОСАТОМа, ФПИ и Минобрнауки России, был осуществлен запуск пилотного проекта, направленного на развитие технологий сверхпроводниковых кубитов. Также был разработан магистральный шифратор на 10 Гб/с с квантовым каналом, который соответствует временным требованиям к квантовым криптографическим системам средств криптографической защиты информации для коммерческой тайны.

В области технологий квантовых коммуникаций специалисты достигли гораздо больше, чем в изобретении универсального квантового компьютера. На сегодняшний день уже существуют следующие варианты реализации квантовых коммуникаций:

1. С использованием оптоволоконного кабеля, то есть, серверы соединяются по уже имеющимся каналам коммуникации.
2. С использованием открытого пространства, то есть, при помощи оборудования и сетей сотовых операторов.
3. С использованием спутниковой связи, то есть, обмена квантовым ключом шифрования с наземной станцией и орбитальным спутником.

Безусловным лидером в развитии квантовых коммуникаций может считаться Китай. В Китае функционирует сеть Пекин-Шанхай, имеющая протяженность в две тысячи километров и тридцать два узла связи, а при помощи квантовой спутниковой станции была сформирована сеть Пекин-Вена.

В Питерском Институте Точной Механики и Оптики (ИТМО) был создан защищенный оптический маршрутизатор SCWQC моделированного излучения, обладающий квантовой рассылкой ключа на боковых частотах. Он был внедрен в Санкт-Петербурге в квантовой сети ИТМО, а также в Казани (коллаборация с телеком-оператором) и Самаре (коллаборация с инфраструктурой информационных технологий).

Кроме локальных квантовых сетей в Российской Федерации ведется работа по формированию национальной квантовой сети. В частности, компания «СМАРТС» разрабатывает два проекта, которые должны заложить основу глобальной национальной квантовой сети, которая станет составной части «Евразийского квантового пути», а именно, это:

1. Проект «Создание автодорожных телекоммуникационных сетей», который предполагает прокладку магистральных волоконно-оптических линий связи по обочинам автомобильных дорог, протяженностью примерно сто пятьдесят тысяч километров на территории восьмидесяти пяти субъектов России.
2. Проект «Создание системы управления географически распределенными центрами обработки данных», который способен обеспечить контроль доступа к информационным каналам, что может повысить уровень информационной безопасности и решить проблемы, связанные с импортозамещением.

В России будет создан Центр квантовых коммуникаций в рамках Национальной технологической инициативы (НТИ), в которой будут сосредоточены все силы и ресурсы ведущих исследовательских центров и коммерческих организаций.