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

«Книги редко становятся бестселлерами просто так — приходится похлопотать»: как они попадают в списки The New York Times «Книги редко становятся бестселлерами просто так — приходится похлопотать»: как они попадают в списки The New York Times

Как писатели получают места в рейтинге бестселлеров от NYT

VC.RU
Крылатый дворец: самые дорогие частные самолеты в мире Крылатый дворец: самые дорогие частные самолеты в мире

Те, у кого все банковские счета битком, покупают самолеты

Популярная механика
Типы матриц телевизоров: выбираем лучшую Типы матриц телевизоров: выбираем лучшую

Матрицы телевизоров: как в них не запутаться и какой тип выбрать?

CHIP
Школа Баухаус Школа Баухаус

Язык дизайна этой архитектурной школы остается мерилом хорошего вкуса

Playboy
Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой Лекарство от уныния: как философия помогает бороться с тревогой и внутренней пустотой

Почему в мире бесконечных возможностей мы все чаще чувствуем тревогу, пустоту?

Forbes
5 специй, которые обладают антисептическими свойствами 5 специй, которые обладают антисептическими свойствами

Эти специи помогут справиться с вирусами и бактериями

Cosmopolitan
Люди и недра Люди и недра

Россия вносила огромный вклад в технологии разведки, добычи и переработки нефти

Популярная механика
Богатая белая женщина, которая всем наносит пользу: каким получился сериал «И повсюду тлеют пожары» с Риз Уизерспун Богатая белая женщина, которая всем наносит пользу: каким получился сериал «И повсюду тлеют пожары» с Риз Уизерспун

Сериал «И повсюду тлеют пожары» по одноименному бестселлеру Селесты Инг

Esquire
Харви Вайнштейну дали 23 года тюрьмы: почему это правильно Харви Вайнштейну дали 23 года тюрьмы: почему это правильно

Почему приговор Харви Вайнштейну справедлив

Cosmopolitan
Луч надежды Луч надежды

Как создается российское медоборудование для диагностики и лечения заболеваний

Популярная механика
#пронауку: 8 проверенных способов не переедать #пронауку: 8 проверенных способов не переедать

Эти лайфхаки помогут уменьшить объем порций, не страдая от голода

РБК
Обливаться вином, прыгать через младенцев: 6 удивительных европейских фестивалей Обливаться вином, прыгать через младенцев: 6 удивительных европейских фестивалей

Шесть оригинальных народных праздников

Forbes
7 сериалов для запойного просмотра во время карантина 7 сериалов для запойного просмотра во время карантина

Что посмотреть из сериальных новинок, когда появилось много свободного времени

Cosmopolitan
«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
Антисептик VS мыло: что эффективней предотвращает распространение бактерий? Антисептик VS мыло: что эффективней предотвращает распространение бактерий?

Правы ли те, кто предпочитает анисептики мылу

Cosmopolitan
Как с другой планеты Как с другой планеты

Места из нашей подборки удивляют инопланетной красотой

Лиза
«Хьюстон, у нас проблема» «Хьюстон, у нас проблема»

Какие ужасы пришлось преодолеть экипажу «Аполлона-13», чтобы остаться в живых

Вокруг света
Возвращение Возвращение

Как Александр Соколов убеждает участников списка Forbes отдавать долги

Forbes
Сбитые с толку. Почему наши интуитивные представления о мире ошибочны Сбитые с толку. Почему наши интуитивные представления о мире ошибочны

Отрывок из новой книги Эндрю Штульмана

Forbes
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
Боитесь быть «плохим родителем?» 9 вопросов для проверки Боитесь быть «плохим родителем?» 9 вопросов для проверки

Бедные мамы и папы — вечно им приходится сталкиваться с критикой

Psychologies
8 экстремальных посадок самолетов 8 экстремальных посадок самолетов

Как в «Экипаже», только по-настоящему!

Maxim
Елизавета Зарубина: образцовая шпионка, не знавшая провалов Елизавета Зарубина: образцовая шпионка, не знавшая провалов

Разведка — женское дело

Cosmopolitan
Что наше отношение к другим говорит о нас? Что наше отношение к другим говорит о нас?

Если хотите узнать о ком-то больше, посмотрите, как человек относится к другим

Psychologies
Моя прелесть Моя прелесть

Как сделать так, чтобы жизнь стоила того, чтобы жить?

Playboy
Ярослав Худорожков: Вклады, акции, облигации, золото. Как наиболее эффективно обеспечить прирост инвестиций Ярослав Худорожков: Вклады, акции, облигации, золото. Как наиболее эффективно обеспечить прирост инвестиций

Какие активы наиболее привлекательны для сбережений

СНОБ
Как начиналась история Pink Floyd и какую роль в эстетике группы сыграло искусство: фрагмент книги Майка Робертса Как начиналась история Pink Floyd и какую роль в эстетике группы сыграло искусство: фрагмент книги Майка Робертса

Герои этой книги — легенды панка, хип-хопа и сотни других музыкантов

Esquire
Пираты Каспийского моря: непридуманная история российских пиратов Пираты Каспийского моря: непридуманная история российских пиратов

Пираты — это не нечто южное, одноногое и с попугаем на плече

Maxim
Как в них родился Как в них родился

Кроссовки объединяли два мира

Популярная механика
Негатив: медленный яд в отношениях Негатив: медленный яд в отношениях

Как изменить тональность общения в паре с негативной на позитивную

Psychologies
Открыть в приложении