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

Опознанные объекты Опознанные объекты

Esquire рассказывает историю тоталитарной секты Heaven’s Gate

Esquire
Одной нагой здесь Одной нагой здесь

Отправьтесь на один из этих нудистских пляжей

GQ
Горчичник на грудь Горчичник на грудь

Как в СССР лечили простуду и кашель

N+1
Что такое «пауэр-дрессинг», или как женщины смогли выбраться из-под каблука Что такое «пауэр-дрессинг», или как женщины смогли выбраться из-под каблука

Долгий путь от женственного костюма и шпилек до комфортного повседневного образа

Forbes
Отстрел ловушек. Стоит ли верить Путину на этот раз Отстрел ловушек. Стоит ли верить Путину на этот раз

Атмосфера политической паранойи только усиливается

СНОБ
Вне времени Вне времени

TAG Heuer, всемирно известный швейцарский бренд, соединил невозможное

Популярная механика
«Их индивидуализм был как пощечина» «Их индивидуализм был как пощечина»

О том, как в России менялись отношения между властью и художником

Огонёк
В гармонии с собой — в сотворчестве со Вселенной В гармонии с собой — в сотворчестве со Вселенной

Волшебные практики, которые помогают сохранять радость и равновесие

Yoga Journal
70 лет полной изоляции: история затворницы, прожившей в тайге всю жизнь 70 лет полной изоляции: история затворницы, прожившей в тайге всю жизнь

Агафья Лыкова — старообрядка, одна живущая в глухой сибирской тайге

Cosmopolitan
Как Крис Хемсворт приводит себя в форму Как Крис Хемсворт приводит себя в форму

Вы можете тренироваться, как Крис и даже вместе с Крисом

GQ
На длину бивней нарвалов повлиял половой отбор На длину бивней нарвалов повлиял половой отбор

Длина бивней у нарвалов определяется половым отбором

N+1
Замкнутый ребенок: как его раскрепостить (и надо ли) Замкнутый ребенок: как его раскрепостить (и надо ли)

Что делать, если ребенок избегает общения с посторонними и боится выступать

Psychologies
Умные попугаи, рыбы-гермафродиты: 7 фактов о животных Умные попугаи, рыбы-гермафродиты: 7 фактов о животных

Рассказываем о малоизвестных фактах о животных, обнаруженных учеными

Популярная механика
Адвокат Евгений Бодров: Что изменится в законе о банкротстве физлиц после выступления Путина Адвокат Евгений Бодров: Что изменится в законе о банкротстве физлиц после выступления Путина

Адвокат о мерах поддержки бизнеса и физических лиц

СНОБ
Цветы зла: что нужно нарциссу Цветы зла: что нужно нарциссу

Отношения с нарциссом сначала напоминают сказку, а потом – драму и триллер

Cosmopolitan
Кинобот: фильмы и сериалы для домашнего просмотра #наудаленке Кинобот: фильмы и сериалы для домашнего просмотра #наудаленке

Подборка крутых сериалов и фильмов под разное настроение

Cosmopolitan
В ритме сердца В ритме сердца

Автор множества знаменитых хитов о своей семье и мечтах, которые сбываются

OK!
Сигареты по 50, или Рынок нелегального табака в российских регионах Сигареты по 50, или Рынок нелегального табака в российских регионах

Российский рынок нелегальных сигарет растет небывалыми темпами

Эксперт
Шпионские штучки Шпионские штучки

Самые запоминающиеся гаджеты Джеймса Бонда

Популярная механика
Майкл Шелленбергер: 15 аргументов экоскептика Майкл Шелленбергер: 15 аргументов экоскептика

Так ли апокалиптично будущее, как его представляют экоактивисты?

РБК
Степан Гаврилов: Опыты бесприютного неба Степан Гаврилов: Опыты бесприютного неба

Сноб» публикует первую главу книги Степана Гаврилова «Опыты бесприютного неба»

СНОБ
Ин и янь: покраска волос двумя цветами Ин и янь: покраска волос двумя цветами

Какие оттенки предлагают сочетать колористы и кому подойдёт такое окрашивание

Cosmopolitan
Ученые нашли два новых вида пилоносых акул Ученые нашли два новых вида пилоносых акул

Пилоносые акулы находятся под угрозой из-за рыбного промысла

N+1
Владимир В. Видеманн: Последнее десятилетие СССР глазами мистической богемы Владимир В. Видеманн: Последнее десятилетие СССР глазами мистической богемы

Отрывок из новой книги писателя и историка Владимира В. Видеманна

СНОБ
Мы составили для вас расписание тренировок на неделю Мы составили для вас расписание тренировок на неделю

Кто сказал, что карантин – это тухлое время?

GQ
3 лучших романа, в которых миром правит искусственный интеллект 3 лучших романа, в которых миром правит искусственный интеллект

Писатели-фантасты рассуждают о сценариях будущего с развитым ИИ

Популярная механика
Кто твой номер один: нумерология расскажет тебе, с кем стоит встречаться Кто твой номер один: нумерология расскажет тебе, с кем стоит встречаться

Давай вычислим, кто ты на самом деле!

Cosmopolitan
Черные грибы Чернобыля Черные грибы Чернобыля

Жизнь способна укротить даже смертоносную радиацию и использовать ее во благо

Популярная механика
Как назывались экспортные версии советских автомобилей Как назывались экспортные версии советских автомобилей

Спорим ты не слышал и о половине этих машин?..

Maxim
Физики получили новую спиновую жидкость из октупольного квантового льда Физики получили новую спиновую жидкость из октупольного квантового льда

В соединении со структурой минерала прирохлора сделано физики сделали открытие

N+1
Открыть в приложении