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

Поколение Y Поколение Y

Первый российский рейтинг «30 до 30»

Forbes
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
Проклятые картины: 7 полотен, которые приносили своим владельцам несчастья Проклятые картины: 7 полотен, которые приносили своим владельцам несчастья

Эти семь полотен считаются проклятыми

Cosmopolitan
Вокруг одни соперницы Вокруг одни соперницы

Почему мы недолюбливаем представительниц своего пола?

Лиза
Упражнение на кольцах Упражнение на кольцах

Архитектор, ювелирный дизайнер и миллениал о творчестве, красоте и удовольствии

Robb Report
Искусство — на съедение Искусство — на съедение

Дегустационное меню — что-то вроде годовой контрольной работы шеф-повара

Robb Report
Теория и практика игр Теория и практика игр

Братья Игорь и Дмитрий Бухманы построили компанию Playrix

Forbes
Они все страдают Они все страдают

Почему все так полюбили непонятные древние картинки со смешными подписями

Вокруг света
Умная библиотека Умная библиотека

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

Лиза
Как быть бездетным: 17 фактов о тех, кто не хочет заводить детей Как быть бездетным: 17 фактов о тех, кто не хочет заводить детей

Многие столетия считалось, что женщина может выразить себя только в материнстве

Psychologies
Держаться курной Держаться курной

В 50 километрах от Москвы восстанавливают старинные русские избы

Огонёк
Что общего у космонавтов и видеоблогеров Что общего у космонавтов и видеоблогеров

Как разговаривать с ребенком, который мечтает о модной профессии

СНОБ
6 фактов о фильме «Начало», которые нам кто-то внедрил в подсознание 6 фактов о фильме «Начало», которые нам кто-то внедрил в подсознание

Фантастический триллер «Начало» было бы лучше перевести как «Запуск»

Maxim
Замедление Китая: судьба или выбор? Замедление Китая: судьба или выбор?

Как отреагирует Китай, когда мировая экономика войдет в рецессию в этом году

Эксперт
10 фильмов, которым пришлось изменить название уже после выхода на экраны 10 фильмов, которым пришлось изменить название уже после выхода на экраны

Случай с переименованием «Хищных птиц» далеко не единственный в киноиндустрии

Maxim
Скорая помощь ребёнку Скорая помощь ребёнку

Из любопытства малыши могут засунуть что-то мелкое в нос или в ухо

Здоровье
Премию Тьюринга за 2019 год присудили за компьютерную графику Премию Тьюринга за 2019 год присудили за компьютерную графику

Награда премии Тьюринга досталась двоим специалистам из Pixar

N+1
Юнона и авоськи Юнона и авоськи

Корзины и авоськи, с которыми теперь ходят не только в продуктовый

Vogue
Одни дома. На карантине с ребенком Одни дома. На карантине с ребенком

Жизнь учителей, школьников и их родителей изменилась по всей стране

СНОБ
Ученые нашли два новых вида пилоносых акул Ученые нашли два новых вида пилоносых акул

Пилоносые акулы находятся под угрозой из-за рыбного промысла

N+1
Храмы и серпантины Храмы и серпантины

Мотопутешествие по Армении

Мото
Работники автосервисов рассказывают о 30 способах отъема денег у автовладельцев Работники автосервисов рассказывают о 30 способах отъема денег у автовладельцев

Чтоб не обманули в автосервисе, надо либо пешком ходить, либо делать все самому

Maxim
Сбой матрицы Сбой матрицы

Фантастически дорогой KRGT-1 от компании Киану Ривза

Мото
Лучший враг человека. 9 неприятных историй, связанных с милыми собаками Лучший враг человека. 9 неприятных историй, связанных с милыми собаками

Собака — это существо, которое может доставить массу проблем окружающим

Maxim
«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
Дальнобойщик: первый и единственный Airbus A340-8000 Дальнобойщик: первый и единственный Airbus A340-8000

Первый рекордсмен-здоровяк Airbus A340-8000 построен на базе A340-200

Популярная механика
Няни поделились страшными секретами семей, в которых они работали Няни поделились страшными секретами семей, в которых они работали

Из этих жутких историй можно написать целый роман

Cosmopolitan
Чувство стиля Чувство стиля

Загородный дом в Калининграде в стиле американская классика

SALON-Interior
«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
Как пиво влияет на твою интимную жизнь? 5 положительных и негативных эффектов Как пиво влияет на твою интимную жизнь? 5 положительных и негативных эффектов

Пиво — нечто большее, чем просто очередной спиртной напиток

Playboy
Открыть в приложении