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

Операция «Антимозг» Операция «Антимозг»

О вреде умственного напряжения и творческой пользе бездумного существования

Maxim
15 самых необычных флагов в истории 15 самых необычных флагов в истории

Шедевры средневекового (в-основном) креатива

Maxim
Кроссоверы на больших колёсах Кроссоверы на больших колёсах

Кроссоверы стремятся выглядеть модными и стремительными

4x4 Club
Евгений Чичваркин: «Делом всей жизни можно заниматься не сходя с кровати» Евгений Чичваркин: «Делом всей жизни можно заниматься не сходя с кровати»

Евгений Чичваркин об отношениях с возрастом, философии жизни и новом поколении

Forbes
Всадник 2020: что ждет российский бизнес в период нестабильности Всадник 2020: что ждет российский бизнес в период нестабильности

Для бизнеса нынешний кризис — лакмусовая бумажка устойчивости бизнес-модели

Forbes
Восьмое марта: хватит желать нам женского счастья! Восьмое марта: хватит желать нам женского счастья!

Какие пожелания на Восьмое марта надоели женщинам?

Cosmopolitan
Фитиновая кислота: найти и обезвредить Фитиновая кислота: найти и обезвредить

В ряде полезных растений содержится коварная фитиновая кислота

Здоровье
6 тревожных признаков, что тебе не хватает белка (и это очень плохо) 6 тревожных признаков, что тебе не хватает белка (и это очень плохо)

Не игнорируй эти тревожные сигналы

Playboy
«Нечем радоваться»: где найти энергию, чтобы стать счастливым «Нечем радоваться»: где найти энергию, чтобы стать счастливым

Наши эмоции напрямую зависят от состояния тела

Psychologies
Российские ученые приблизили воплощение «голубой мечты» авиастроителей Российские ученые приблизили воплощение «голубой мечты» авиастроителей

Ученые увеличили прочность лазерного сварного соединения алюминия и титана

Популярная механика
«Это гуманитарная катастрофа». Писатель Саша Филипенко о новой книге, посвященной проблеме детских домов в России «Это гуманитарная катастрофа». Писатель Саша Филипенко о новой книге, посвященной проблеме детских домов в России

Саша Филипеко — о своей новой книге, проблеме сиротства и детских домах

Forbes
Тигр русской дипломатии Тигр русской дипломатии

Творчество Дмитрия Левицкого имеет огромное значение для искусства XVIII века

Дилетант
Маленькая хищница: как расплачиваются юные разлучницы Маленькая хищница: как расплачиваются юные разлучницы

Молодая любовница стареющего мужчины - отрицательный фольклорный персонаж

Cosmopolitan
Хибла Герзмава: «Певица должна быть здоровой и счастливой» Хибла Герзмава: «Певица должна быть здоровой и счастливой»

Певица с уникальным сопрано о своём голосе и умении быть счастливой

Здоровье
Жизнеутверждающее чтение: 10 книжных новинок на «карантинные каникулы» Жизнеутверждающее чтение: 10 книжных новинок на «карантинные каникулы»

В эти книги можно погрузиться с головой

Forbes
Как отличить самоубийство от убийства Как отличить самоубийство от убийства

Отрывок из книги самого востребованного криминалиста Англии Анджелы Галлоп

СНОБ
Получили квартиру! Получили квартиру!

Идущие мимо прохожие с любопытством заглядывают в окна новой студии Seasons

Seasons of life
До 90 рублей за доллар: что сулят российской валюте самые негативные сценарии До 90 рублей за доллар: что сулят российской валюте самые негативные сценарии

Обвал на рынке нефти привел к новому резкому ослаблению рубля

Forbes
Эйфория головного мозга Эйфория головного мозга

Нейроэстетика помогает нам понять, что человеческий мозг считает красивым

Playboy
Полимер ждет строгих мер Полимер ждет строгих мер

Какие новые материалы придут на смену пластику

РБК
Темный цвет волос у мужчин связали с ранним пубертатом и короткой жизнью Темный цвет волос у мужчин связали с ранним пубертатом и короткой жизнью

Судя по всему, эта корреляция работает для обоих полов

N+1
Почему в библиотеках США есть очереди на электронные книги, а издатели против свободной аренды литературы Почему в библиотеках США есть очереди на электронные книги, а издатели против свободной аренды литературы

Как компании завышают цены на электронные книги

VC.RU
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
Земля в иллюминаторе Земля в иллюминаторе

Российский космонавт-испытатель Олег Артемьев, штатный блогер Роскосмоса

Популярная механика
Что случится с твоим телом, если пить водку каждый вечер? 4 положительных эффекта Что случится с твоим телом, если пить водку каждый вечер? 4 положительных эффекта

Может ли употребление водки положительно сказаться на твоем здоровье?

Playboy
46 тонн ко дну: можно ли утопить танк Т-90 46 тонн ко дну: можно ли утопить танк Т-90

Танк Т-90 — штука серьезная, с высоким боевым потенциалом и надежностью

Популярная механика
Управление эмоциями: как взять злость и страх под контроль Управление эмоциями: как взять злость и страх под контроль

Когда мы боимся, нам нужно защищаться — и агрессия бьет ключом

Psychologies
Как правильно гладить вещи, чтобы убить микробы Как правильно гладить вещи, чтобы убить микробы

Что такое правильная глажка и почему она так важна

Cosmopolitan
18 прозвищ автомобилей из СССР 18 прозвищ автомобилей из СССР

Едва ли не каждый из советский автомобилей удостаивался персонального прозвища

Maxim
Гуппи не стали конкурировать с братьями за самку Гуппи не стали конкурировать с братьями за самку

Самцы гуппи предпочитают самок, за которыми еще не ухаживают

N+1
Открыть в приложении