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

С высоты птичьего полета С высоты птичьего полета

Расскажем о Рио то, что не пишут в путеводителях, а рекомендуют местные жители

АвтоМир
10 отличных фильмов об эпидемиях: от Швеции до Японии, от 1950-х до наших дней 10 отличных фильмов об эпидемиях: от Швеции до Японии, от 1950-х до наших дней

Какое кино об эпидемиях снимали в разных странах в разные эпохи

Esquire
Раз плюнуть! Раз плюнуть!

О чем уже сегодня можно узнать, плюнув в пробирку

Playboy
Западные равнинные гориллы поделили территорию без кровавых конфликтов Западные равнинные гориллы поделили территорию без кровавых конфликтов

Равнинные гориллы избегают решать территориальные конфликты драками

N+1
«Мы иногда называли друг друга клеем. Вместе мы были суперклеем»: история любви Улая и Марины Абрамович «Мы иногда называли друг друга клеем. Вместе мы были суперклеем»: история любви Улая и Марины Абрамович

История совместной жизни Улая и Марины Абрамович — личной и профессиональной

Esquire
«Общественное мнение, или Власть цифр» «Общественное мнение, или Власть цифр»

Отрывок из книги Григория Юдина «Общественное мнение, или Власть цифр»

N+1
Какие коктейли можно смешать дома Какие коктейли можно смешать дома

Актуальный вопрос для тех, кто не может даже неделю прожить без похода в бар

GQ
Ученые улучшили иммунный ответ на вакцину у старых мышей Ученые улучшили иммунный ответ на вакцину у старых мышей

Как увеличить эффективность прививки для пожилых людей

N+1
Марблинг, геокэшинг и еще 5 новых занятий для счастья Марблинг, геокэшинг и еще 5 новых занятий для счастья

Новые модные хобби, которые помогут снять стресс и пережить неожиданные эмоции

РБК
Человек, который слишком много знал: 9 мифов об Альфреде Хичкоке Человек, который слишком много знал: 9 мифов об Альфреде Хичкоке

Правда и мифы о мастере саспенса

Вокруг света
Сумо: весомая статья о японской борьбе Сумо: весомая статья о японской борьбе

Чтобы быть спортсменом, совсем необязательно беспокоиться о красоте своего тела

Maxim
14 лучших эпизодов документального сериала «Секунды до катастрофы» 14 лучших эпизодов документального сериала «Секунды до катастрофы»

Крайне зажигательный документальный сериал «Секунды до катастрофы»

Maxim
«Есть кэш — ты Бог»: миллиардер Игорь Рыбаков о правилах бизнеса в кризис, удаленке и «черных лебедях» «Есть кэш — ты Бог»: миллиардер Игорь Рыбаков о правилах бизнеса в кризис, удаленке и «черных лебедях»

Игорь Рыбаков о пандемии и качелях в финансовом мире

Forbes
Как устроен истребитель ПАК ФА Т-50 Как устроен истребитель ПАК ФА Т-50

Число истребителей пятого поколения в мире растет

Maxim
Посвящение в похудение: 6 привычек, которые вредят стройности Посвящение в похудение: 6 привычек, которые вредят стройности

От этих привычек один вред и лишние килограммы!

Cosmopolitan
Как соцсети испортили мир Как соцсети испортили мир

Почему социальные сети приносят в наш мир раздор и негатив

Psychologies
Техосмотр по новым правилам: изменения вступят в силу летом Техосмотр по новым правилам: изменения вступят в силу летом

Процедуру ТО в Минтрансе снова меняют

РБК
Безумный мир: 7 дурацких мест Безумный мир: 7 дурацких мест

Когда творческая энергия бьет через край, результат может быть сумасшедшим

Вокруг света
Царь Борис Царь Борис

Борис Джонсон — будто пародия на представителя британского высшего класса

GQ
«Это настоящая детективная история»: как свитки Мертвого моря из музея в Вашингтоне оказались фальшивками «Это настоящая детективная история»: как свитки Мертвого моря из музея в Вашингтоне оказались фальшивками

Свитки Мертвого моря были созданы в XX веке из древних кожаных башмаков

Esquire
Эгегей! Эгегей!

Пока не настала жара, самое время исследовать настоящую Грецию

Seasons of life
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
Медленно, но верно Медленно, но верно

На смену быстрому ритму жизни приходит философия slow life

Здоровье
Уроки мотивации. Как научить себя и других делать то, что нужно Уроки мотивации. Как научить себя и других делать то, что нужно

Мотивация лежит в основе всего, что мы делаем

Forbes
Тот, который не стрелял Тот, который не стрелял

«Тайная жизнь» — фильм-размышление о взаимоотношениях человека и бога

СНОБ
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
Как оставаться в форме даже в режиме самоизоляции. Интервью с тренером Павлом Кондрашевым Как оставаться в форме даже в режиме самоизоляции. Интервью с тренером Павлом Кондрашевым

Павел Кондрашев о том, как поддерживать форму и иммунитет в изоляции

СНОБ
Список чтения на карантин: 10 книг, которые могут помочь пережить и осознать новые странные времена Список чтения на карантин: 10 книг, которые могут помочь пережить и осознать новые странные времена

Список актуальных и захватывающих внимание книг на самые разные темы

Esquire
10 вариантов позднего ужина, которые помогут похудеть 10 вариантов позднего ужина, которые помогут похудеть

Есть продукты, которые не только можно, но и нужно есть на ночь

Cosmopolitan
Я к ним ни ногой! Я к ним ни ногой!

Некоторые люди панически боятся людей в белых халатах

Лиза
Открыть в приложении