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

Что делать, если на тебя напали полынья, цунами, вулкан, жажда, пираньи и песчаная буря Что делать, если на тебя напали полынья, цунами, вулкан, жажда, пираньи и песчаная буря

Разные катастрофические сценарии и хитроумные способы выживания

Maxim
5 уловок интернет-магазинов, и как на них не попасться 5 уловок интернет-магазинов, и как на них не попасться

Как тебя заставляют покупать всякую ерунду (и задорого)

Maxim
Высокое давление: 6 ошибок, которые могут привести к гипертонии Высокое давление: 6 ошибок, которые могут привести к гипертонии

Если ваше давление выше, чем 130/90, вам стоит обратиться к врачу

Cosmopolitan
Помоги пушистику! Простые способы помочь бездомным животным Помоги пушистику! Простые способы помочь бездомным животным

Чем лучше подкормить бездомного пушистика и как найти нового хозяина?

Cosmopolitan
Шаг назад: что еще изменилось в жизни Гарри и Меган после «Мегзита» Шаг назад: что еще изменилось в жизни Гарри и Меган после «Мегзита»

31 марта заканчиваются королевские обязанности принца Гарри и Меган Маркл

Cosmopolitan
Эффект Пляйна Эффект Пляйна

Баварец Филипп Пляйн считает себя мечтателем, а не дизайнером

Robb Report
Я больше ничего не делегирую, и это серьезно облегчило мою жизнь Я больше ничего не делегирую, и это серьезно облегчило мою жизнь

Лучший способ выполнять дела — делать их самостоятельно

Psychologies
Как «тараканы в голове» заставляют нас болеть Как «тараканы в голове» заставляют нас болеть

Почему опасно подавлять эмоции и как справиться с напряжением

Psychologies
«Скелеты в шкафах» союзников «Скелеты в шкафах» союзников

Негласный запрет на темы, которые могли «всплыть» в ходе суда над нацистами

Дилетант
Более или менее? Более или менее?

Сколько средств нужно коже для полного счастья

Glamour
Изучая матчасть Изучая матчасть

Как проходит учёба в элитных школах, где учатся будущие автомобильные дизайнеры

Robb Report
Дыра в ткани реальности, в теории, может уничтожить Вселенную Дыра в ткани реальности, в теории, может уничтожить Вселенную

Вселенная, возможно, съедает себя изнутри

Популярная механика
Манул-«Партизан» Манул-«Партизан»

Экспедиция по Горному Алтаю в поисках краснокнижного манула

Наука и жизнь
Как грамотно обновить гардероб мужчине, чтобы выглядеть стильно: 6 базовых правил Как грамотно обновить гардероб мужчине, чтобы выглядеть стильно: 6 базовых правил

Давно пора перетряхнуть свой шкаф!

Playboy
Наука и жизнь в начале XX века Наука и жизнь в начале XX века

О чем писали в журнале 100 лет назад

Наука и жизнь
Кумир под запретом: самые яркие моменты из жизни певца Муслима Магомаева Кумир под запретом: самые яркие моменты из жизни певца Муслима Магомаева

О жизни Муслима Магомаева в народе ходят легенды

Cosmopolitan
Дофаминовая диета: почему она спасёт от выгорания и придаст сил Дофаминовая диета: почему она спасёт от выгорания и придаст сил

Ты чувствуешь себя настолько уставшей, что не помогают ни кофе ни даже отпуск?

Cosmopolitan
Ася Волошина Ася Волошина

Ася Волошина раздвигает рамки профессии

Собака.ru
Хороша Даша Хороша Даша

Дарья Коновалова впервые рассказывает о знакомстве с Борисом Березовским

Tatler
Александр Дворкин: Есть ли раскол в Русской Православной церкви? Ответ Артему Нарышкину Александр Дворкин: Есть ли раскол в Русской Православной церкви? Ответ Артему Нарышкину

Артем Нарышкину отвечает кандидат богословия, доктор философии, профессор

СНОБ
Алкогений: Винсент Ван Гог Алкогений: Винсент Ван Гог

«Я создал лучшие свои работы до того, как бросил пить»

Maxim
Свержение монстра: как Харви Вайнштейн потерял все — и как это изменило наш мир. Хронология Свержение монстра: как Харви Вайнштейн потерял все — и как это изменило наш мир. Хронология

Вспоминаем хронологию событий падения империи Харви Вайнштейна

Esquire
10 продуктов, которые помогут похудеть не хуже тренировок 10 продуктов, которые помогут похудеть не хуже тренировок

Чтобы похудеть, надо много есть - но только правильные продукты

Cosmopolitan
Как рождать свежие идеи, или почему Эйнштейн был костью в горле Как рождать свежие идеи, или почему Эйнштейн был костью в горле

Forbes Life публикует отрывок из книги Дэйва Бирсса «Как генерить свежие идеи»

Forbes
Авторский дизайн-проект по цене похода в салон красоты: где, как, сколько? Авторский дизайн-проект по цене похода в салон красоты: где, как, сколько?

Для яркого дизайна и хорошего ремонта больше не нужен галактический бюджет

Cosmopolitan
12 лайфхаков с микроволновкой, о которых вы не знали 12 лайфхаков с микроволновкой, о которых вы не знали

Эти лайфхаки помогут облегчить вашу работу по дому

Cosmopolitan
Частичное репрограммирование омолодило клетки человека на пять лет Частичное репрограммирование омолодило клетки человека на пять лет

Ученые проверили технологию частичного репрограммирования

N+1
«Город-призрак»: Bloomberg рассказал о жизни элиты в опустевшем Нью-Йорке «Город-призрак»: Bloomberg рассказал о жизни элиты в опустевшем Нью-Йорке

Люди, не покинувшие престижные районы Нью-Йорка, оказались в пустых домах

Forbes
Пора отправиться на онлайн-свидание Пора отправиться на онлайн-свидание

Проверим, возможна ли любовь с первого скайпа

GQ
Страшная сказка про Холокост: с кем воюет Аль Пачино в сериале «Охотники» Страшная сказка про Холокост: с кем воюет Аль Пачино в сериале «Охотники»

Что хотел сказать автор своим жестоким комиксом про ужасы Второй мировой

Forbes
Открыть в приложении