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

Депутатская неожиданность Депутатская неожиданность

Как наши чиновники посрамили Кафку, Бажова и дядюшку Римуса

Maxim
Где искали любовь в Советском Союзе: секреты наших мам и бабушек Где искали любовь в Советском Союзе: секреты наших мам и бабушек

7 самых необычных мест, где советские граждане встречали свою любовь

Cosmopolitan
Банкротство на крови: как разорилась прорывная компания депутата Госдумы, в которую государство вложило 1,6 млрд рублей Банкротство на крови: как разорилась прорывная компания депутата Госдумы, в которую государство вложило 1,6 млрд рублей

Что довело инновационный бизнес до банкротства

Forbes
Окно возможностей. Каковы шансы российского газа на мировом рынке Окно возможностей. Каковы шансы российского газа на мировом рынке

У российских экспортеров газа есть возможность увеличить долю на мировом рынке

Forbes
Предменструальный синдром как индикатор того, сколько у вас жизненных сил Предменструальный синдром как индикатор того, сколько у вас жизненных сил

Причина перемены настроений во время ПМС кроется в энергетическом статусе

Psychologies
Целительная сила «мелочей» в эпоху большого стресса Целительная сила «мелочей» в эпоху большого стресса

Глобальные, пугающие события и проблемы выбивают нас из колеи

Psychologies
Сверхпроводники обнаружили сразу в двух метеоритах Сверхпроводники обнаружили сразу в двух метеоритах

Американские ученые обнаружили внеземные сверхпроводящие материалы

N+1
Полезные свойства чая — снижаем вес, молодеем и повышаем иммунитет Полезные свойства чая — снижаем вес, молодеем и повышаем иммунитет

Может ли чай повысить иммунитет и замедлить процессы старения?

Cosmopolitan
Как скрасить карантин: лучшие фильмы про эпидемии Как скрасить карантин: лучшие фильмы про эпидемии

Подборка фильмов с жуткими сюжетами про вирусы

Популярная механика
Дед Савенко. На смерть Эдуарда Лимонова Дед Савенко. На смерть Эдуарда Лимонова

Без него современную Россию «невозможно представить и еще труднее понять»

СНОБ
Что делать, если не работает тачпад на ноутбуке? Что делать, если не работает тачпад на ноутбуке?

Разбираемся в причинах поломки тачпада

CHIP
Знать, что я совершенство! Знать, что я совершенство!

Стоит ли мириться со всеми недостатками своей внешности

Grazia
Хлеб и утки Хлеб и утки

Часто можно прочитать или услышать о том, что уток нельзя кормить хлебом

Наука и жизнь
Не только гречка: что россияне покупают в период пандемии Не только гречка: что россияне покупают в период пандемии

Рассказываем, какие вещи россияне покупают в ретейлерах прямо сейчас

РБК
Как рассказать партнеру о своих проблемах со здоровьем Как рассказать партнеру о своих проблемах со здоровьем

Сейчас мы будем говорить о серьезных особенностях организма – об инвалидности

GQ
Создавать свою реальность Создавать свою реальность

Черный — любимый цвет ярких, самобытных, независимых людей. Васса такая

OK!
Токсичная природа: 10 ядов, растущих на земле Токсичная природа: 10 ядов, растущих на земле

Ранжировать растительные яды еще сложнее, чем животные

Популярная механика
Главная героиня. Как современные сериалы полностью изменили наше представление о роли женщины Главная героиня. Как современные сериалы полностью изменили наше представление о роли женщины

Сейчас телеиндустрия выглядит настоящим царством победившего феминизма

Forbes
Айболит 666. Дикие методы, которыми лечили больных до изобретения зеленки и анальгетиков Айболит 666. Дикие методы, которыми лечили больных до изобретения зеленки и анальгетиков

Пятьсот лет назад болеть было по-настоящему страшно и больно

Maxim
Первым делом самолёты Первым делом самолёты

Благодаря Пушкину мы знаем, что Breguet — это бренд с многовековой историей

Robb Report
Влюбленность похожа на наркотическую зависимость Влюбленность похожа на наркотическую зависимость

И Сююмбике Давлет-Кильдеева не смогла ей противостоять

GQ
Не у станка: какой бизнес в России создают женщины Не у станка: какой бизнес в России создают женщины

Женщинам в России принадлежат порядка 30% компаний малого и среднего бизнеса

Forbes
Знай наших Знай наших

Героинями этого материала стали деловые женщины из самых разных областей

Grazia
Жители Новой Гвинеи вступили в неолит за тысячу лет до прихода мигрантов из Азии Жители Новой Гвинеи вступили в неолит за тысячу лет до прихода мигрантов из Азии

Археологи обнаружили на острове Новая Гвинея стоянку c предметами быта

N+1
Стиль обеспеченной девушки: приемы в одежде, которые выдают богачку Стиль обеспеченной девушки: приемы в одежде, которые выдают богачку

Для того, чтобы выглядеть дорого, не обязательно тратить баснословные деньги

Cosmopolitan
Остановка по требованию Остановка по требованию

Ученые близки к разгадке того, как притормозить неприятный процесс старения

Cosmopolitan
Как назывались экспортные версии советских автомобилей Как назывались экспортные версии советских автомобилей

Спорим ты не слышал и о половине этих машин?..

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
Ошибки, которые превратят тебя в Ошибки, которые превратят тебя в

Весна — не время для скучных сочетаний

Cosmopolitan
Джессика Альба и еще 6 актрис, которые предпочли съемкам семью Джессика Альба и еще 6 актрис, которые предпочли съемкам семью

Некоторые артисты решают поменять свою жизнь, несмотря на амбиции

РБК
Открыть в приложении