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

Большая игра Большая игра

Раз в году в отдельно взятой стране надежда на счастье побеждает здравый смысл

Вокруг света
«Стрессов меньше не стало, просто теперь я их не заедаю» «Стрессов меньше не стало, просто теперь я их не заедаю»

История похудения

Худеем правильно
«Человек-невидимка» – блестящая иллюстрация термина «газлайтинг» «Человек-невидимка» – блестящая иллюстрация термина «газлайтинг»

Как женщина может почувствовать себя неполноценной или даже безумной

GQ
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
Запретов нет: личный опыт освоения средиземноморской диеты Запретов нет: личный опыт освоения средиземноморской диеты

Большинство диет предполагает ограничения в питании

Cosmopolitan
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
Стало слишком сладко Стало слишком сладко

В России закрываются предприятия по производству сахара, не выдержав обвала цен

Эксперт
Скорость, разметка, обочина. Российских автомобилистов отучат нарушать Скорость, разметка, обочина. Российских автомобилистов отучат нарушать

Новые машины в России обяжут распознавать дорожные объекты

РБК
10 самых ироничных событий в истории 10 самых ироничных событий в истории

Некоторые люди входят в историю, а некоторые вляпываются в истории

Maxim
Правила жизни Правила жизни

Правила жизни величайшего актера Кирка Дугласа

Playboy
Даешь молодежь! Даешь молодежь!

Встречайте новых звезд, чьи имена скоро будут у всех на устах

Grazia
Иностранный агент Иностранный агент

Из чего сложился образ самого прославленного шпиона в кинематографе

Esquire
Алина Фаркаш рассуждает о том, почему так здорово быть некрасивой Алина Фаркаш рассуждает о том, почему так здорово быть некрасивой

У каждого из нас свои представления об идеальном

Cosmopolitan
Это еще цветочки Это еще цветочки

Пять «Грэмми», выступление на «Оскаре» и саундтрек к новому Бонду

Vogue
Что такое логопедический массаж и как он может помочь даже в самых Что такое логопедический массаж и как он может помочь даже в самых

Каждая мама с трепетом ждет того дня, когда дитя произнесет свое первое слово

Мама и малыш
Зеленая книга Зеленая книга

Выясняем, как бренды и мы с вами стали более осознанными

Grazia
Шпандау Шпандау

Межсоюзная тюрьма для военных преступников Шпандау

Дилетант
Переплетено Переплетено

Примета времени: источником бьюти-трендов становится даже экоактивизм

Glamour
Пираты Каспийского моря: непридуманная история российских пиратов Пираты Каспийского моря: непридуманная история российских пиратов

Пираты — это не нечто южное, одноногое и с попугаем на плече

Maxim
Как лишиться девственности Как лишиться девственности

Первый секс все равно будут связывать с лишением девственности

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

Две столицы — два мировоззрения

Наука и жизнь
Сокращения, банкротства, увольнения. Авторынок ждут страшные месяцы Сокращения, банкротства, увольнения. Авторынок ждут страшные месяцы

Российские автодилеры прогнозируют резкий рост цен на машины и падение спроса

РБК
«Завидую людям, которые ходят на работу». Как переживают карантин за границей​​​​​​​ «Завидую людям, которые ходят на работу». Как переживают карантин за границей​​​​​​​

Какие сложности претерпевают жители других стран во время карантина

РБК
Зона комфорта Зона комфорта

Конфликт поколений: как всем ужиться под одной крышей

Лиза
Мам, мы выросли! Мам, мы выросли!

Отношения со взрослыми родителями – тема сложная

Домашний Очаг
Полезные свойства имбиря для женщин и список противопоказаний Полезные свойства имбиря для женщин и список противопоказаний

Приверженцы правильного питания наградили имбирь статусом суперфуда

Cosmopolitan
Революция мобильности Революция мобильности

Какое будущее ждёт премиальные и люксовые автомобили в ближайшие годы

Robb Report
Выгодно, но не всегда Выгодно, но не всегда

Популярности каршеринга удалось добиться драконовскими мерами

Эксперт
В защищенном режиме В защищенном режиме

Новые технологии для решения экологических проблем Сахалинской области

РБК
Козырь в рукаве Козырь в рукаве

Репортаж их лондонского ателье, где шьют рубашки Pink по индивидуальному заказу

Robb Report
Открыть в приложении