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

Взорвать мир Взорвать мир

Взрывным словом «тако» мексиканские шахтеры назвали любимое блюдо

Вокруг света
#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
История о том, как чисто английская разновидность футбольного хулиганства распространилась на весь мир История о том, как чисто английская разновидность футбольного хулиганства распространилась на весь мир

Возникновение, расцвет и угасание движения «фирм» в Англии

Maxim
Одной крови. Как генетик из Гарварда создал приложение для знакомств, которое ищет пары на основе ДНК Одной крови. Как генетик из Гарварда создал приложение для знакомств, которое ищет пары на основе ДНК

Генная терапия — это атомная энергия XXI

Forbes
«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
Гиены мигрировали вместе с древними людьми Гиены мигрировали вместе с древними людьми

Гиены, как и люди, вышли из Африки 2,5 миллиона лет назад

N+1
Любимые автомобили Брюса Уиллиса Любимые автомобили Брюса Уиллиса

На чем в реальной жизни гоняет «Крепкий орешек».

GQ
Почему у меня нет оргазма: ищем причину и устраняем ее Почему у меня нет оргазма: ищем причину и устраняем ее

Вопрос «Почему у меня нет оргазма?» лучше адресовать самой себе

Cosmopolitan
Все, что вам нужно знать об операторе-постановщике Давиде Хайзникове Все, что вам нужно знать об операторе-постановщике Давиде Хайзникове

Давид Хайзников снял первый российский проект Apple об Эрмитаже

GQ
Новая волна банкротств: чем может закончиться попытка властей спасти малый бизнес Новая волна банкротств: чем может закончиться попытка властей спасти малый бизнес

Падение цен на нефть и пандемия обрушились на бизнес как лавина

Forbes
Молочные реки, китайские берега Молочные реки, китайские берега

Как иностранные инвестиции столкнулись с недоверчивым народом

Огонёк
Как «читать» музыкальное произведение Как «читать» музыкальное произведение

Музыкант и журналист Ляля Кандаурова написала книгу для детей родителей

СНОБ
Банкротство на крови: как разорилась прорывная компания депутата Госдумы, в которую государство вложило 1,6 млрд рублей Банкротство на крови: как разорилась прорывная компания депутата Госдумы, в которую государство вложило 1,6 млрд рублей

Что довело инновационный бизнес до банкротства

Forbes
За спиной Цукерберга. Как миллиардеры сделали рюкзак частью делового дресс-кода За спиной Цукерберга. Как миллиардеры сделали рюкзак частью делового дресс-кода

Сейчас рюкзаки можно носить с костюмами Brioni и на встречи с президентами

Forbes
Как не вестись на провокации Как не вестись на провокации

Как дать отпор провоцирующему ссору собеседнику?

Maxim
Токсичная природа: 10 ядов, растущих на земле Токсичная природа: 10 ядов, растущих на земле

Ранжировать растительные яды еще сложнее, чем животные

Популярная механика
Личная инициатива Личная инициатива

Любовь к себе – насколько она важна и опасна одновременно

Grazia
Любовь без границ Любовь без границ

Какие страхи больше всего мешают тебе быть счастливой в любви?

Лиза
Просто маркетинг? Почему экобренды на самом деле не всегда экологичны Просто маркетинг? Почему экобренды на самом деле не всегда экологичны

Мы потихоньку начинаем осознавать, какое влияние мода оказывает на планету

Cosmopolitan
Новая Альбина Новая Альбина

Альбина Джанабаева впервые снялась для «Домашнего Очага» и рассказала о себе

Домашний Очаг
Упаковка требует гибкости Упаковка требует гибкости

В ходе борьбы за экологию место пластика становится все более неопределенным

Эксперт
Ася Волошина Ася Волошина

Ася Волошина раздвигает рамки профессии

Собака.ru
«Украшение коллектива»: что не так с празднованием 8 марта в России «Украшение коллектива»: что не так с празднованием 8 марта в России

День борьбы женщин за свои права плавно превратился в праздник «весны и цветов»

Forbes
Дед Савенко. На смерть Эдуарда Лимонова Дед Савенко. На смерть Эдуарда Лимонова

Без него современную Россию «невозможно представить и еще труднее понять»

СНОБ
Наркоманка и любвеобильная бунтарка: удивительная жизнь Лайзы Миннелли Наркоманка и любвеобильная бунтарка: удивительная жизнь Лайзы Миннелли

Лайза Миннелли — из тех, кого не нужно представлять

Cosmopolitan
Камера в пуговице: как водители обманывают на экзаменах ГИБДД Камера в пуговице: как водители обманывают на экзаменах ГИБДД

Лишенный прав водитель пришел на пересдачу теории в ГИБДД с камерами слежения

РБК
Как создать модный интернет-магазин, разрушая «нормы приличия» Как создать модный интернет-магазин, разрушая «нормы приличия»

Без отчаянного «авангарда» в ассортименте нельзя создать модный интернет-магазин

Forbes
Esquire на карантине: креативный продюсер Дмитрий Болдин — о том, как теперь проходят съемки Esquire на карантине: креативный продюсер Дмитрий Болдин — о том, как теперь проходят съемки

Первый день карантина я встретил как Том Круз в «Ванильном небе»

Esquire
Провокатор, бунтарь и ловелас: каким мы запомним Эдуарда Лимонова Провокатор, бунтарь и ловелас: каким мы запомним Эдуарда Лимонова

За что современники уважали и ценили писателя Эдуарда Лимонова

Cosmopolitan
День, когда людоед издох. Почему 5 марта должно стать праздником новой России День, когда людоед издох. Почему 5 марта должно стать праздником новой России

День смерти чудовища — это день освобождения для тех, кого оно не успело сожрать

СНОБ
Открыть в приложении