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

Неон-киллер Неон-киллер

Евгения Крегжде поразила нас в самое сердце

Maxim
Внимание: опасность! 8 мест, где не стоит расплачиваться банковской картой Внимание: опасность! 8 мест, где не стоит расплачиваться банковской картой

Безналичная оплата стала явлением распространенным, но не всегда безопасным

Домашний Очаг
Целительная сила «мелочей» в эпоху большого стресса Целительная сила «мелочей» в эпоху большого стресса

Глобальные, пугающие события и проблемы выбивают нас из колеи

Psychologies
Умная библиотека Умная библиотека

Правильное хранение книг, газет и журналов – как не утонуть в бумажном море?

Лиза
Проучим этих «наглых янки». Сможет ли Россия выиграть в мировой нефтяной войне Проучим этих «наглых янки». Сможет ли Россия выиграть в мировой нефтяной войне

Нефтяные котировки рухнули сразу на 30%, это стало самым большим падением

СНОБ
Молодо, ярко: 7 эффективных digital-проектов 2019 года Молодо, ярко: 7 эффективных digital-проектов 2019 года

Яркие примеры успешных решений в digital-среде

Forbes
«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
Джастин Тимберлейк и Анна Кендрик о фильме Джастин Тимберлейк и Анна Кендрик о фильме

Эксклюзивное интервью Джастина Тимберлейка и Анны Кендрик о новом фильме

Cosmopolitan
Как сделать ребенку «волшебный бумажник»: инструкция в картинках и видео Как сделать ребенку «волшебный бумажник»: инструкция в картинках и видео

Пусть ребенок узнает о магии от тебя, а не из «Битвы экстрасенсов»!

Maxim
В воспитательных целях В воспитательных целях

Инна Прибора рассказывает о правилах родительства 2020

Glamour
Как сделать крутую фотку своего члена (но не отправляй ее, если тебя об этом не просят) Как сделать крутую фотку своего члена (но не отправляй ее, если тебя об этом не просят)

Как сделать фотографию своего члена?

Playboy
Как устроен женский футбол в России и в мире Как устроен женский футбол в России и в мире

Разбираемся в главных проблемах женского футбола

GQ
Моделирование лишило земное ядро половины углерода Моделирование лишило земное ядро половины углерода

Углерод при условиях образования Земли меньше предпочитал металлы силикатам

N+1
Что такое «пауэр-дрессинг», или как женщины смогли выбраться из-под каблука Что такое «пауэр-дрессинг», или как женщины смогли выбраться из-под каблука

Долгий путь от женственного костюма и шпилек до комфортного повседневного образа

Forbes
Как укрепить иммунитет? 6 советов от экспертов (и один нас сильно удивил) Как укрепить иммунитет? 6 советов от экспертов (и один нас сильно удивил)

Пора прокачать систему защиты своего организма

Playboy
В России стало меньше машин, пробок и аварий. Что дальше? В России стало меньше машин, пробок и аварий. Что дальше?

На дорогах стало свободнее после перехода многих компаний на удаленный режим

РБК
Как Вайнштейн раскрепостил Фемиду Как Вайнштейн раскрепостил Фемиду

Лезвие меча Фемиды острое с двух сторон

СНОБ
Домашний карантин: 13 занятий в удовольствие Домашний карантин: 13 занятий в удовольствие

Сидение дома может раздражать, а может дарить прекрасные возможности

Psychologies
Огромная ракета и трупы черепах вместо тихой гавани на берегу океана: как SpaceX Илона Маска уничтожает деревню Бока-Чика в Техасе Огромная ракета и трупы черепах вместо тихой гавани на берегу океана: как SpaceX Илона Маска уничтожает деревню Бока-Чика в Техасе

SpaceX уничтожает поселение в южном Техасе, выкупая один дом за другим

Esquire
Как спокойно работать, когда все дома: 5 советов на время карантина Как спокойно работать, когда все дома: 5 советов на время карантина

Теперь, когда приходится трудиться из дома, наш мозг сбит с толку

Psychologies
Какая свадьба без драки: бракосочетания звёзд, которые обернулись скандалом Какая свадьба без драки: бракосочетания звёзд, которые обернулись скандалом

У героев нашего материала бракосочетание обернулось грандиозным скандалом

Cosmopolitan
Эффект гречки: как мы сами разоряем себя в кризис и как с этим бороться Эффект гречки: как мы сами разоряем себя в кризис и как с этим бороться

Почему умные люди поступают нелогично?

Forbes
Премию Тьюринга за 2019 год присудили за компьютерную графику Премию Тьюринга за 2019 год присудили за компьютерную графику

Награда премии Тьюринга досталась двоим специалистам из Pixar

N+1
Про любовь Про любовь

Интервью с главой радиостанции Love Radio Юлией Голубевой

OK!
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
Тимбилдинг: что это такое простыми словами и 6 упражнений для сплочения команды Тимбилдинг: что это такое простыми словами и 6 упражнений для сплочения команды

Тимбилдинг — что это за зверь и почему он нужен бизнесу?

Playboy
Память — главная функция мозга Память — главная функция мозга

Отвечает директор Научного центра неврологии РАН академик Михаил Пирадов

Наука и жизнь
«Цены поднимутся на 10-15%»: как рынок электроники отреагирует на ослабление рубля «Цены поднимутся на 10-15%»: как рынок электроники отреагирует на ослабление рубля

Рынок электроники изменит ценники, если курс рубля продержится на текущем уровне

Forbes
Готовимся к лету! 7 простых советов, чтобы начать худеть прямо сейчас Готовимся к лету! 7 простых советов, чтобы начать худеть прямо сейчас

Простые лайфхаки, которые помогут без труда сбросить лишние килограммы

Cosmopolitan
5 полезных устройств, незаменимых при ремонте квартиры 5 полезных устройств, незаменимых при ремонте квартиры

Есть 5 устройств, без которых просто не обойтись во время ремонта

CHIP
Открыть в приложении