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

Как на вулкане! Как на вулкане!

Первозданная красота балийской природы сливается с красотой Елены Чернявской

Maxim
Тут я бессилен: что такое синдром хронической усталости и как понять, что он у вас есть Тут я бессилен: что такое синдром хронической усталости и как понять, что он у вас есть

Разбираемся в проблеме, приумножаем внутренний ресурс

Esquire
10 отличных российских мужских брендов, которые стоит поддержать сейчас 10 отличных российских мужских брендов, которые стоит поддержать сейчас

10 самых интересных локальных марок мужской одежды

Esquire
Любовь и ОБХСС Любовь и ОБХСС

«Магомаев» — на Первом канале

Огонёк
Литовское дело Сергея Ковалёва Литовское дело Сергея Ковалёва

Уголовное дело Сергея Ковалёва за участие в «Хронике текущих событий»

Дилетант
Дневник Анны Дневник Анны

Анна Семак воспитывает семерых детей, пишет книги и снимает кино

Vogue
Пенная вечеринка: как устроена пожарная машина Пенная вечеринка: как устроена пожарная машина

Как устроена пожарная машина: в России есть ГОСТы, в которых прописано все

Популярная механика
Время играть в камни. Почему китайская Го стала так популярна среди российских политиков и бизнесменов Время играть в камни. Почему китайская Го стала так популярна среди российских политиков и бизнесменов

Китайская игра Го набирает популярность в кругах российских бизнесменов

Forbes
Больше интереса — меньше стресса. Что такое хобби с научной точки зрения Больше интереса — меньше стресса. Что такое хобби с научной точки зрения

Хобби не только формируют нас как личность, но и помогают достигать целей

СНОБ
Сергей Кемпо: Мейер Сергей Кемпо: Мейер

Отрывок из книги, посвященной режиссеру Всеволоду Мейерхольду

СНОБ
Скользкая дорога Скользкая дорога

Ослабление рубля и пандемия нанесут болезненный удар по российскому авторынку

Эксперт
«Я давно взрослый»: новый формат общения с родителями «Я давно взрослый»: новый формат общения с родителями

Как перезагрузить отношения с родителями и вывести их на новый уровень

Psychologies
Что значит поза, в которой спит твоя кошка (7 поз) Что значит поза, в которой спит твоя кошка (7 поз)

Еще один шаг к пониманию этих загадочных пушистых богов

Maxim
Атака клонов: от экспериментов к бизнесу Атака клонов: от экспериментов к бизнесу

Китай выходит на рынок коммерческого клонирования домашних питомцев

Эксперт
Надо грязи! Надо грязи!

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

Популярная механика
Музыкальная пауза Музыкальная пауза

Середина весны – лучшее время, чтобы провести уик-энд в Вене

Grazia
На длину бивней нарвалов повлиял половой отбор На длину бивней нарвалов повлиял половой отбор

Длина бивней у нарвалов определяется половым отбором

N+1
Путешествие во времени Путешествие во времени

Планируете поездку на Кубу? Обязательно включите в нее несколько дней в Гаване

Grazia
Как оценить качество вина по его цвету Как оценить качество вина по его цвету

Это намного легче, чем по вкусу и аромату, но не менее эффективно.

Maxim
Лидер говорит: как заставить людей услышать вас Лидер говорит: как заставить людей услышать вас

Можно ли этому научиться быть лидером?

Psychologies
А в «Африке»... А в «Африке»...

Новая версия легендарной «Африки Твин» - модель CRF1100 2020 модельного года

Мото
Непростая судьба советской «инвалидки» Непростая судьба советской «инвалидки»

Знаешь почему ее прозвали «моргуновкой»?

Maxim
Путин обсудил с Воложем и Богуславским новое технологическое предпринимательство Путин обсудил с Воложем и Богуславским новое технологическое предпринимательство

Президент России Владимир Путин встретился с российскими инвесторами

Forbes
Шестьсот лет местные Шестьсот лет местные

Село Варзуга отметило 600 лет — это старейшее поселение на Кольском полуострове

Огонёк
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
Игра на публику: лучшие друзья на экране, которые ненавидят друг друга в жизни Игра на публику: лучшие друзья на экране, которые ненавидят друг друга в жизни

Актеры, которые ненавидят друг друга, но кажутся близкими друзьями на экранах

Cosmopolitan
Культовые олимпийские победы спортсменов из России Культовые олимпийские победы спортсменов из России

А также бонус: три медали, которых мы лишились из-за допинга

GQ
«Отказ от карантина — страшная ошибка»: экономист Сергей Гуриев — об обращении Путина, кризисе и пандемии «Отказ от карантина — страшная ошибка»: экономист Сергей Гуриев — об обращении Путина, кризисе и пандемии

Отказ от введения карантина — страшная ошибка. Об этом заявил Сергей Гуриев

Forbes
Умная библиотека Умная библиотека

Правильное хранение книг, газет и журналов – как не утонуть в бумажном море?

Лиза
Упаковка требует гибкости Упаковка требует гибкости

В ходе борьбы за экологию место пластика становится все более неопределенным

Эксперт
Открыть в приложении