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

Грехи Грехи

Мужчины, которые обеспечили себе место в аду, зарабатывая состояние и признание

Esquire
Катастрофа Superjet: испытатель за год предупреждал об аварии Катастрофа Superjet: испытатель за год предупреждал об аварии

«РР» нашел эксклюзивные документы

Русский репортер
Все, что вам нужно знать о сериале «Очень странные дела» Все, что вам нужно знать о сериале «Очень странные дела»

Памятку по основным событиям шоу «Очень странные дела»

GQ
Ноль эмоций Ноль эмоций

Разве нежные и теплые чувства не могут ужиться с трезвым взглядом на жизнь?

Лиза
Правила жизни Сергея Мавроди Правила жизни Сергея Мавроди

Жизнь у меня пропащая, честно скажу

Esquire
Стивен Кинг: Институт Стивен Кинг: Институт

Отрывок из новой книги Стивена Кинга, глава «Умный мальчик»

СНОБ
Золотые мили. Первое поколение Porsche Cayenne Золотые мили. Первое поколение Porsche Cayenne

Стоит ли сейчас покупать Porse Cayenne?

4x4 Club
Давайте соединим культовые автомобили XX века с передовыми технологиями наших дней Давайте соединим культовые автомобили XX века с передовыми технологиями наших дней

Четыре примера олдаймеров с электромоторами

GQ
10 примеров ядовитой еды, которой мы не прочь перекусить 10 примеров ядовитой еды, которой мы не прочь перекусить

​​​​Мы нередко можем услышать, что тот или иной вид пищи – яд

Популярная механика
Михаил Айзенберг: Посмотри на муравьев Михаил Айзенберг: Посмотри на муравьев

Стихотворения из новой книги Михаила Айзенберга

СНОБ
Пришествие из виртуала Пришествие из виртуала

С середины 2010-х в мире стали популярны так называемые гонки на дронах

Популярная механика
One Finger Death Punch 2 – безумно простая игра, в которую вы будете готовы рубиться часами One Finger Death Punch 2 – безумно простая игра, в которую вы будете готовы рубиться часами

Эта игра заставит ваше воображение работать

GQ
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
Лекции Шульман, спектакли Гоголь-центра и другие способы научить детей работать и думать Лекции Шульман, спектакли Гоголь-центра и другие способы научить детей работать и думать

Основательница Европейском гимназии о том, что школа должна давать детям

Forbes
Евгений Чичваркин: «Делом всей жизни можно заниматься не сходя с кровати» Евгений Чичваркин: «Делом всей жизни можно заниматься не сходя с кровати»

Евгений Чичваркин об отношениях с возрастом, философии жизни и новом поколении

Forbes
Как приучить себя к полезному и избавиться от вредного: 5 простых советов Как приучить себя к полезному и избавиться от вредного: 5 простых советов

Привычки — как полезные, так и вредные — формируются по определенной схеме

Psychologies
Павианы не захотели расставаться с мертвыми детенышами Павианы не захотели расставаться с мертвыми детенышами

Павианы носили трупы своих или чужих детенышей, вычесывали и охраняли их

N+1
Изофлавоны из соевых бобов связали со снижением риска коронарной болезни сердца Изофлавоны из соевых бобов связали со снижением риска коронарной болезни сердца

Потребление соевых бобов снижает риск возникновения заболеваний сердца

N+1
Опасная пауза Опасная пауза

С чем связаны сбои менструации, приливы и нарушения сна

Лиза
Один дома Один дома

В каком возрасте можно оставлять ребенка одного или отпускать в школу?

Лиза
Ешь, молись Ешь, молись

Станислав Лисиченко попробовал представить еду будущего

Tatler
Как герои культовых фильмов носили халаты Как герои культовых фильмов носили халаты

Хватит оправдывать свой неряшливый вид самоизоляцией.

GQ
Бунт Лимонова: перевернутая страница русской литературы Бунт Лимонова: перевернутая страница русской литературы

Все жизненные поступки Эдуарда Лимонова были подчинены литературе

Forbes
Капром Капром

Кто и как придумал термин «капиталистический романтизм»

Собака.ru
Чем заменить просмотр спортивных мероприятий во время карантина Чем заменить просмотр спортивных мероприятий во время карантина

Если вы испытываете нехватку эмоций, попробуйте эти спортивные симуляторы

GQ
#пронауку: почему мы теряем время и ничего не успеваем #пронауку: почему мы теряем время и ничего не успеваем

Почему при наличии лишних ресурсов эффективность снижается и как этого избежать

РБК
Вагон наличных Вагон наличных

Физик из России заработал $90 млн на азиатских заемщиках

Forbes
Cadillac XT6. Три ряда максимальных возможностей Cadillac XT6. Три ряда максимальных возможностей

Зачем Cadillac понадобился ХТ6, чем он отличается от следующего за ним Escalade?

4x4 Club
«Девочки не кодят»: как IT-индустрия избавляется от стереотипов «Девочки не кодят»: как IT-индустрия избавляется от стереотипов

Гендерные предубеждения медленно, но верно разрушаются

Forbes
Весна в заповедной степи Весна в заповедной степи

Не по дням, а по часам в застывшие природные «апартаменты» вливается свет

Наука и жизнь
Открыть в приложении