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

Автопортрет Автопортрет

i30 N разработан в Южной Корее, и буква N в названии авто символизирует шикану

Playboy
Александр Чернокульский: Через 50 лет борьба за климат обойдется дороже Александр Чернокульский: Через 50 лет борьба за климат обойдется дороже

Интервью с климатологом Александром Чернокульским

РБК
Ловушка расхламления: черная сторона «Магической уборки» Ловушка расхламления: черная сторона «Магической уборки»

В интернете до сих пор невероятно популярны блоги и курсы по расхламлению

Yoga Journal
Ушли под лед: чем занимаются фигуристки после завершения спортивной карьеры Ушли под лед: чем занимаются фигуристки после завершения спортивной карьеры

Как сейчас складывается жизнь у фигуристок, которые решили завершить карьеру

Cosmopolitan
Даже не пытайтесь слушать новый альбом The Weeknd в плохом настроении Даже не пытайтесь слушать новый альбом The Weeknd в плохом настроении

Хейтеры скажут, что Абель Тесфайе написал альбом в честь Беллы Хадид

GQ
5 специй, которые обладают антисептическими свойствами 5 специй, которые обладают антисептическими свойствами

Эти специи помогут справиться с вирусами и бактериями

Cosmopolitan
Физики создали источник терагерцовых волн с рекордно широким спектром Физики создали источник терагерцовых волн с рекордно широким спектром

Новый источник терагерцового излучения превосходит аналоги на порядок

N+1
Закулисье процесса века Закулисье процесса века

Расширение списка злодеяний гитлеровского режима оказалось сложной задачей

Дилетант
Не навреди любовью Не навреди любовью

Мы нередко сами наносим своему ребенку непоправимый вред

Лиза
Литовское дело Сергея Ковалёва Литовское дело Сергея Ковалёва

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

Дилетант
Александр Кушнер Александр Кушнер

Александр Кушнер — один из лучших лирических поэтов ХХ века

Собака.ru
Сергей Светлаков: «Я слишком избалован» Сергей Светлаков: «Я слишком избалован»

Сергей Светлаков о цензуре, спросе на искренность и комедийных сюжетах

Cosmopolitan
Что общего у космонавтов и видеоблогеров Что общего у космонавтов и видеоблогеров

Как разговаривать с ребенком, который мечтает о модной профессии

СНОБ
Страх и ненависть на дороге: 13 самых несимпатичных автомобилей Страх и ненависть на дороге: 13 самых несимпатичных автомобилей

История знает немало откровенно специфических на вид машин

Популярная механика
Профессия, которой нет, но которая очень нужна всем Профессия, которой нет, но которая очень нужна всем

«Безыдейная» и «некреативная» девушка попросила помочь ей с профориентацией

СНОБ
Полезные свойства имбиря для женщин и список противопоказаний Полезные свойства имбиря для женщин и список противопоказаний

Приверженцы правильного питания наградили имбирь статусом суперфуда

Cosmopolitan
Настоящая Мулан: не обрезала волосы и 12 лет притворялась мужчиной Настоящая Мулан: не обрезала волосы и 12 лет притворялась мужчиной

В самой ранней версии легенды Хуа Мулань воевала 12 лет

Cosmopolitan

Вспоминаем культовый фильм — и разбираемся, не обесценился ли он с 1990 года

Esquire
«Душа моя утомлена. Скучно»: Пушкин, Чехов, Гоголь и другие русские классики — о карантине «Душа моя утомлена. Скучно»: Пушкин, Чехов, Гоголь и другие русские классики — о карантине

Письма классиков — пример, как проводить карантин не без некоторого удовольствия

Esquire
Как выбрать микроскоп для ребенка: практические советы и лучшие модели Как выбрать микроскоп для ребенка: практические советы и лучшие модели

Причины купить микроскоп для ребенка могут быть разными

CHIP
Сериалы марта: «Мир Дикого Запада», «Удивительные истории» Спилберга и другие новинки Сериалы марта: «Мир Дикого Запада», «Удивительные истории» Спилберга и другие новинки

Что еще нас ждет в марте помимо третьего сезона «Мира Дикого Запада»

Esquire
Наша няня горько плачет Наша няня горько плачет

Рука, качающая колыбель, как известно, правит миром

Tatler
Принуждение к отдыху. Зачем Владимир Путин велел всем не работать Принуждение к отдыху. Зачем Владимир Путин велел всем не работать

Неважно, кто будет платить зарплаты, когда речь идет о великой русской мечте

СНОБ
Вячеслав Малежик, Фёдор Добронравов и другие артисты, которые пережили инсульт Вячеслав Малежик, Фёдор Добронравов и другие артисты, которые пережили инсульт

Рассказываем о знаменитостях, которым пришлось услышать страшный диагноз

Cosmopolitan
Фильмы, подкасты и архивы: что делать тем, кто интересуется модой и вынужден сидеть дома Фильмы, подкасты и архивы: что делать тем, кто интересуется модой и вынужден сидеть дома

Вот что стоит посмотреть, почитать и послушать тем, кому интересна мода

Esquire
Вред сахара для организма: 9 главных негативных эффектов Вред сахара для организма: 9 главных негативных эффектов

Есть ли от сахара хоть какая-то польза?

Playboy
Х – значит «Холостяк»: интервью с новым героем шоу Антоном Криворотовым Х – значит «Холостяк»: интервью с новым героем шоу Антоном Криворотовым

Что ждет от популярного и обсуждаемого шоу совершенно не медийный человек

Cosmopolitan
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
7 продуктов, от которых нужно отказаться по совету врачей-онкологов 7 продуктов, от которых нужно отказаться по совету врачей-онкологов

Профилактика рака начинается с правильного питания

Cosmopolitan
Подготовка под покраску любых поверхностей: выбираем хороший пескоструйный аппарат Подготовка под покраску любых поверхностей: выбираем хороший пескоструйный аппарат

Какой пескоструйный аппарат выбрать для дома или автомастерской?

CHIP
Открыть в приложении