Обзор современных разработок и компаний, которые создают квантовые компьютеры

VC.RUHi-Tech

Моментальное решение задач и почти абсолютная защита данных: как применяют квантовые технологии и в чём их недостатки

Обзор современных разработок и компаний, которые создают квантовые компьютеры, линии связи, сервисы квантовой защиты, квантовые спутники и телефоны.

Юлия Трутовская

1280
Университет Калгари, обсуждение увеличения длины оптоволоконного канала. CBC News

Как работают средства связи с квантовой защитой

Ещё с первой половины 20 века учёные ищут способ использовать квантовые технологии для защиты информации. Они разрабатывают такую систему передачи данных, чтобы её взлом противоречил законам физики.

К примеру, чтобы прочесть зашифрованное сообщение, получателю необходим ключ, с помощью которого он сможет перевести и понять засекреченную информацию. Ранее такие операции были ненадёжны: письмо с секретной информацией могли перехватить, аккаунт взломать и так далее.

Квантовая криптография же исключает такую возможность — при попытке воровства посылаемая по специальным сетям информация искажается, а вмешательство третьего лица сразу становится очевидным для отправителя и получателя.

Обмен сведениями происходит через одиночные фотоны по оптоволокну. Один фотон — один бит информации, который соответствует нулю или единице в зависимости от направления поляризации частицы.

При передаче информации на далёкое расстояние информация наиболее уязвима, и здесь квантовые технологии становятся полезными.В перспективе их будет гораздо больше: это и сверхточные часы, и сверхточные датчики, и новые перспективы в материаловедении, и в создании новых материалов, и те же самые квантовые компьютеры.Когда технология пересечёт границу между классическим и квантовым мирами, произойдёт бум квантовых технологий, начнётся резкое развитие, в том числе и рынка. Александр Львовский, член научного совета Российского квантового центра

Где используют технологию и какие у неё преимущества

ИТ, медицина, цифровая экономика, искусственный интеллект — часть отраслей, где используют квантовую защиту. В развитие этой технологии инвестируют правительства США, Китая, Великобритании, Японии, России и других стран.

Некоторые из госпрограмм: в США Конгресс утвердил проект развития квантовых технологий объёмом $20 млрд, в Европе действует программа Quantum Flagship с бюджетом более €3 млрд, а в Китае создают Национальную квантовую лабораторию с бюджетом до $12 млрд. Также в технологию вкладывались и корпорации вроде Google, Microsoft, Intel и IBM.

Несмотря на плюсы квантовой защиты, есть трудности, из-за которых государства не могут её применить масштабно.

Ограничения квантовой связи и попытки взлома

Хотя фотоны и движутся со скоростью света, в линиях квантовой связи их распространение ограничено из-за тепловых шумов и дефектов оптоволокна

Высокий уровень помех замедляет скорость передач и приводит к тому, что системе приходится многократно повторять «посылку», чтобы исправить ошибки в коде.

Эту проблему пытаются решить сотрудники Делфтского института в Нидерландах, они работают над квантовыми повторителями — устройствами, способными «воссоздавать» квантовую информацию, не разрушая её.

В России проекты в сфере квантовых технологий развивают компании «Курэйт», «Кванттелеком» и «Инфотекс», работающие совместно с РКЦ, Университетом ИТМО и Центром квантовых технологий Московского госуниверситета имени Ломоносова (МГУ).

Группа Александра Львовского нашла способ «усиления» квантовых свойств светового импульса, обеспечивающего успешную передачу данных. Учёный уверен, что появление квантовых повторителей на рынке поспособствует массовому применению квантовой криптографии.

Это касается каждого из нас. Квантовая криптография — это не только военные или шпионские секреты, это номера кредитных карточек, истории болезни.У каждого из нас масса конфиденциальной информации. Чем более открытым становится мир, тем важнее для нас контролировать доступ к ней. Александр Львовский, член научного совета Российского квантового центра

1280
Лаборатория Чикагского университета, где изучают квантовые повторители. The New York Times/Redux

Часто квантовая криптография преподносится как абсолютно безопасная, однако уже известны несколько случаев её взлома. Один из них — во время исследований лабораторией Quantum hacking lab.

Чтобы получить ключ шифрования, Вадим Макаров, работающий в Норвежском университете естественных и технических наук (NTNU), и группа его коллег разработали систему, которая с помощью лазерного луча перехватила сигнал, расшифровала послание и подменила его таким образом, что получатель не заметил взлома.

В некоторых случаях перехватчику неважно, оставит ли он «следы». Для такой ситуации специалисты, которые тестируют коммерческие системы квантовой криптографии на наличие лазеек, разрабатывают разные виды атак. Например:

  • Атака с помощью светоделителя заключается в сканировании и расщеплении импульсов на две части, а также анализе каждой из частей в одном из двух базисов.
  • Атака «Троянский конь» — это сканирование импульса через оптический мультиплексор по направлению к стороне-отправителю или стороне-получателю. Импульс делится на две части для синхронности детектирования и поступает на схему декодирования, при этом искажения передающихся фотонов не происходит.

Квантовая телепортация

Так как квантовая криптография оказалось уязвимой из-за передачи фотонов, учёные нашли альтернативу — квантовую телепортацию (подразумевается передача информации, а не материи).

Законы микромира таковы, что если отправитель не знает заранее направления поляризации фотона, то и получатель определить его не сможет. Однако даже если кому-то из них удастся вычислить это направление, то оно тут же изменится и полученная информация будет неверной.

Учёные пришли к выводу: нужно найти способ передать сообщение косвенным образом, не напрямую. Этот способ связан с «запутанностью фотонов», что означает: две частицы неразрывно связаны между собой, и у каждой направление поляризации неизвестно, но какое бы оно ни было у одной из них — у другой будет противоположным.

«Если отправитель с Земли хочет телепортировать один фотон с неизвестным направлением поляризации на космическую станцию, то для этого ему нужно ещё два фотона, которые были бы связаны», — утверждает Юджин Ползик, профессор физики Института Нильса Бора.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Не поступил? Живем дальше Не поступил? Живем дальше

Случилось страшное: ребенок не поступил в ВУЗ

Домашний Очаг
«Страна 30» — новый рассказ автора романа «Петровы в гриппе и вокруг него» Алексея Сальникова «Страна 30» — новый рассказ автора романа «Петровы в гриппе и вокруг него» Алексея Сальникова

Новый рассказ писателя Алексея Сальникова — «Страна 30».

Esquire
9 экспериментов над крысами, которые помогли понять много нового про людей 9 экспериментов над крысами, которые помогли понять много нового про людей

Крысы физиологически и интеллектуально близки к человеку

Maxim
Эмилия Кларк: «Зачем всё усложнять?» Эмилия Кларк: «Зачем всё усложнять?»

Эмилия Кларк о жизни после «Игры престолов» и советах мамы

Cosmopolitan
Играй, как будто никто не видит Играй, как будто никто не видит

Как избавиться от скованности, обрести свободу и просто стать счастливее?

Psychologies
За первого встречного: Джоли, Робертс и другие звезды, поспешно вышедшие замуж За первого встречного: Джоли, Робертс и другие звезды, поспешно вышедшие замуж

Знаменитости порой совершают необдуманные поступки

Cosmopolitan
Сесть на гречку: как сохранить форму, пока работаешь из дома Сесть на гречку: как сохранить форму, пока работаешь из дома

Как укрепить здоровье, сохранить фигуру и подкачаться, если работаешь удаленно

Forbes
Как лишиться девственности Как лишиться девственности

Первый секс все равно будут связывать с лишением девственности

GQ
Ешь, молись Ешь, молись

Станислав Лисиченко попробовал представить еду будущего

Tatler
Красим без вреда: что должен сделать мастер, чтобы не сжечь волосы Красим без вреда: что должен сделать мастер, чтобы не сжечь волосы

Колористы рассказывают о тонах, оксидах и прочих тонкостях окрашивания волос

Cosmopolitan
Ретинол для лица: полная инструкция и лучшие кремы с ним Ретинол для лица: полная инструкция и лучшие кремы с ним

Вокруг ретинола ходит немало слухов и сомнений

Cosmopolitan
Учимся управлять своими деньгами Учимся управлять своими деньгами

Майкл Кей предлагает авторский подход к управлению деньгами

Psychologies
О катастрофах и страхах. Размышления о прошлом на фоне настоящего О катастрофах и страхах. Размышления о прошлом на фоне настоящего

В том, что происходит сегодня во всем мире, нет ничего пугающего

СНОБ
Как стартапу привлечь инвестиции на начальном этапе развития: советы главного инкубатора Кремниевой долины Как стартапу привлечь инвестиции на начальном этапе развития: советы главного инкубатора Кремниевой долины

Пошаговое руководство по привлечению инвестиций

Forbes
Надо грязи! Надо грязи!

У шамана есть бубен. Три двери у хетчбэка. Восемь колес у БТР

Популярная механика
«Хозяин отвечает за все». Ресторатор Катя Бокучава о том, как правильно вкладывать деньги в гастрономический бизнес «Хозяин отвечает за все». Ресторатор Катя Бокучава о том, как правильно вкладывать деньги в гастрономический бизнес

что помогает ресторанам пережить инфляцию и сколько стоит открыть заведение?

Forbes
Как носить украшения, чтобы не выглядеть дамой из прошлого, — звездные секреты Как носить украшения, чтобы не выглядеть дамой из прошлого, — звездные секреты

Какие приемы подсмотреть у звезд, чтобы сделать свой образ эффектным

Cosmopolitan
Будущее уже здесь Будущее уже здесь

Попытки увеличить дальность полётов и одновременно снизить углеродный след

Robb Report
Биолог на Марсе Биолог на Марсе

Первый неамериканский марсоход: Rosalind Franklin в поисках воды и жизни

Популярная механика
Как буржуазные бренды работают с нишевыми Как буржуазные бренды работают с нишевыми

В текущем сезоне Brooks Brothers объединяются с авангардными Junya Watanabe

GQ
Под знаком «упс!»: 10 маленьких ошибок, которые привели к большим последствиям Под знаком «упс!»: 10 маленьких ошибок, которые привели к большим последствиям

Незначительные ошибки, которые привели к последствиям огромных масштабов

Maxim
Не каркай: почему интеллект вороны не уступает приматам Не каркай: почему интеллект вороны не уступает приматам

Вороны способны к обучению, умеют логически мыслить, планировать и запоминать

Популярная механика
Уроки мотивации. Как научить себя и других делать то, что нужно Уроки мотивации. Как научить себя и других делать то, что нужно

Мотивация лежит в основе всего, что мы делаем

Forbes
Панические настроения: почему мы скупаем гречку и туалетную бумагу Панические настроения: почему мы скупаем гречку и туалетную бумагу

Размеренная жизнь вдруг превратилась в сценарий фильма-катастрофы

Psychologies
Боитесь быть «плохим родителем?» 9 вопросов для проверки Боитесь быть «плохим родителем?» 9 вопросов для проверки

Бедные мамы и папы — вечно им приходится сталкиваться с критикой

Psychologies
Мама 17-ти детей, которая приручила время Мама 17-ти детей, которая приручила время

Как Валентина Красникова воспитывает детей и развивает популярный женский проект

Лиза
Тарелка молодости Тарелка молодости

Споры об антивозрастном питании – сейчас самая популярная тема

Домашний Очаг
Настоящая зима: Байкал как место отдыха от глобального потепления Настоящая зима: Байкал как место отдыха от глобального потепления

Тестируем себя и Lexus при низких температурах

Forbes
Как избавиться от всех неприятных запахов: пот, лук, чеснок, алкоголь, дым и т.д. Как избавиться от всех неприятных запахов: пот, лук, чеснок, алкоголь, дым и т.д.

Чуешь, чем-то пахнет? Зажми нос и читай, что теперь делать

Maxim
Какая ещё «булошная», или Зачем нужны варианты произношения? Какая ещё «булошная», или Зачем нужны варианты произношения?

Две столицы — два мировоззрения

Наука и жизнь
Открыть в приложении