Что такое квантовая сеть связи

Квантовые сети: перспективы и сложности реализации

По оценкам немецких исследователей из Общества Макса Планка, глобальную квантовую сеть удастся реализовать уже в ближайшие несколько лет. Расскажем, какие здесь есть сложности.

Что такое квантовые сети

Квантовая сеть — это система передачи данных, работающая по законам квантовой механики. В таких сетях обмен данными осуществляется при помощи кубитов. Это поляризованные фотоны, транслируемые по каналу оптической связи. Для того чтобы развернуть глобальные квантовые сети, покрывающие всю планету, как интернет, разработчикам и исследователям предстоит решить ряд трудностей. Например, определённую сложность вызывает передача фотонов на большие расстояния из-за их «хрупкости». Подробнее об этой и других проблемах мы расскажем далее, но сперва поговорим о том, зачем вообще создавать квантовые сети.

Чем они могут быть полезны

Явление квантовой запутанности связывает квантовые частицы таким образом, что при измерении характеристик одной из них, мы автоматически узнаем характеристики второй. Причем связь эта сохраняется даже на больших расстояниях.

Если установить между двумя точками соединение, можно генерировать последовательности случайных чисел на двух его концах. В криптографии эта особенность используется для генерации ключей шифрования.

Еще одно достоинство квантовых сетей — невозможность прочитать транслируемые фотоны дважды. Законы квантовой механики запрещают «клонирование» состояния частиц света. При перехвате кубита, он меняет своё значение. Получается, что при попытке «подслушать» канал передачи данных, злоумышленники не смогут извлечь никакой ценной информации. На выходе они получают случайный набор цифр.

Таким образом, квантовые сети — это почти абсолютная криптографическая защита. Почти абсолютная, так как ученые из Швеции доказали, что «подслушать» такую сеть все же возможно. Для этого нужно сымитировать квантовый шифр. Детекторы фотонов игнорируют неполяризованные частицы света, называемые нулями. Если сымитировать эти нули в определенный момент времени и направить их на приемник, то он посчитает сигнал квантовым (хотя это не так).

Решить проблему можно, но придется менять принципы работы приемников. Один из вариантов — добавить индикатор мощности сигнала (так как при вмешательстве извне она будет изменяться). Но это приведет к увеличению стоимости развертки квантовых сетей.

Почему это сложно

«Хрупкость» кубитов, которая делает квантовую коммуникацию надежной, привносит и недостатки. Одиночные фотоны меняют свои состояния или просто поглощаются средой из-за помех. По этой причине бывает сложно передать квант по оптоволоконному кабелю на расстояние свыше 100 км.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ Flickr / Alexandre Delbos / CC

Сейчас оптоволоконные квантовые сети строятся с использованием повторителей. Они декодируют информацию, кодируют её снова и передают другим узлам по цепочке. Однако таким образом посредники тоже узнают содержание сообщения, что может привести к утечке в случае компрометации одного из них. Здесь возникает проблема и со стоимостью — такие повторители используют дорогостоящие магниты и редкие минералы.

Важно учитывать и среду, в которой эти сети будут развертываться. Есть существенная разница между лабораторными и «боевыми» условиями. В городе на оптоволоконные кабели влияют перепады температур. Это может привести к сдвигам фаз фотона и вызывать ошибки при передаче данных.

Решить проблему с передачей на большие расстояния позволит квантовая телепортация. Исследователи могут по желанию вводить два кубита в состояние квантовой запутанности. Таким проектом занимается группа из Делфтского технического университета в Нидерландах. Исследователи строят десятикилометровую квантовую сеть между городом Делфт и Гаагой.

Такие технологии пока находятся на ранних этапах разработки. Дело в том, что поддерживать «связанность» продолжительное время затруднительно из-за разрушающего эффекта (называемого декогерентностью), которое оказывает на кванты внешняя среда. Удержать состояние квантовой запутанности удается на доли секунды.

Где можно будет использовать квантовые сети

Как мы уже говорили, квантовые сети обладают высокой стойкостью к прослушке. Поэтому они позволяют строить надежные системы распределения криптографических ключей. Такие технологии уже есть. Например, в начале года в Китае запустили систему распределения криптографических ключей, в которой данные передаются посредством спутников и лазерных лучей. Похожую систему предложили немецкие исследователи.

Также квантовые сети должны объединить в сети квантовые компьютеры. Ожидается, что кластеры квантовых машин ускорят проведение физических и химических симуляций, например, при разработке новых медицинских препаратов.

Есть юзкейсы и за пределами науки, например голосования. Такой проект был реализован в Швейцарии — несколько лет назад CERN помогли организовать квантовую сеть для проведения выборов. По словам экспертов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, помимо надежности квантовые сети дают возможность реализовывать новые стратегические схемы голосования, недоступные сегодня. Например, люди получат возможность выбирать не одного кандидата, а сразу двух (второй вариант).

Развитием квантовых сетей занимаются многие институты и организации. Поэтому в последнее время появляется всё больше подобных проектов. Об иностранных и российских разработках в этой области, мы расскажем в наших следующих материалах на Хабре.

Источник

Квантовые сети: что разрабатывают в России и за рубежом

В прошлом материале мы говорили о перспективах квантовых сетей и сложностях, которые стоят перед их разработчиками. Сегодня расскажем, над какими проектами работают отечественные и иностранные исследователи. Если вам интересна эта тема, приглашаем под кат.

Где и зачем нужны квантовые сети

Обмен данными в квантовых сетях происходит с помощью поляризованных фотонов, называемых кубитами. Такие сети нельзя «прослушать», так как кубиты очень хрупкие и при считывании меняют свое значение. В результате стороны, обменивающиеся данными по защищённым каналам, могут сразу идентифицировать MITM-атаку. При этом явление квантовой запутанности позволяет узнавать об изменении свойств квантовых частиц на расстоянии. Эта особенность может использоваться для генерации случайных чисел в двух точках одновременно.

По этим причинам квантовые сети нашли применение в системах распределения и генерации криптографических ключей.

Зарубежные разработки

Разработкой квантовых систем распределения криптографических ключей занимается множество европейских государств, а также США, Китай и другие страны.

Первый рабочий проект квантовой сети был разработан DARPA (Управление Министерства Обороны США) в далёком 2001 году. Её создавали те же организации, что ранее занимались реализацией ARPNET. Сейчас квантовая сеть развернута в Массачусетсе, где соединяет несколько научных и военных организаций.

Некоторое время спустя в сфере квантовой криптографии появились первые коммерческие решения. В 2002 году дебютировала система Navajo от MagiQ Technologies, которую используют NASA. Система использует протокол квантового распределения ключа BB84. Этот протокол предполагает, что коммуницирующие узлы имеют два соединения: оптоволоконное (квантовое), по которому происходит обмен криптоключами, и классическое интернет-подключение для передачи данных. Такой подход используется и сегодня.

В самом начале нулевых работу над технологиями квантовой криптографии проводили и европейские исследователи. Примером может быть проект SECOQC, созданный для поддержания государственной безопасности стран Евросоюза. В 2004 году ЕС инвестировал в проект 11 млн евро, и в 2008 сеть запустили в Вене.

На тот момент главной проблемой, с которой столкнулись исследователи, была сложность передачи запутанных кубитов на большие расстояния. В частности, длина квантовой сети MagiQ ограничивалась 30 километрами.

Воздействие внешней среды разрушает кванты (эффект носит название декогерентности). Этот эффект также является причиной сложности длительного удержания «запутанного» состояния квантовых частиц.

Сегодня активно ведутся разработки, которые адресуют эту трудность. В частности, сотрудники Делфтского института в Голландии работают над повторителями, которые должны помочь увеличить масштабы сетей. Для проведения тестов они прокладывают десятикилометровую квантовую сеть между городом Делфт и Гаагой. Позже — к 2020 году — она должна соединить четыре европейских города.

Также некоторые страны работают над реализацией спутниковых квантовых систем распределения криптографических ключей. Например, в прошлом году китайские инженеры совершили первую в истории квантовую телепортацию при передаче данных из космоса.

Фотоны транслировались на землю с помощью лазеров. Чтобы снизить влияние декогерентности на передаваемые квантовые частицы, спутник вывели на 500-километровую орбиту. Таким образом, частицы света значительную часть пути преодолевают в вакууме. При этом влияние атмосферы снизили за счет размещения принимающей станции на высоте в четыре километра над уровнем моря в Тибете. В начале этого года сотрудники Пекинской Академии Наук использовали спутник для проведения телеконференции с применением квантовой связи.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ Flickr / Jeremy Atkinson / CC BY

Как дела в России

Эксперименты с квантовыми сетями и распределением квантовых ключей ведутся и в России. Считается, что первую в нашей стране квантовую сеть (а, точнее, линию) проложили исследователи из Университета ИТМО между двумя корпусами вуза.

Через пару лет эти же специалисты совместно с коллегами из Казанского квантового центра запустили первую в РФ многоузловую квантовую сеть. Всего узлов было четыре, располагались они на расстоянии 40 км друг от друга. Сейчас исследователи работают над прокладкой сети из Казани в Набережные Челны и ведут переговоры с финансовыми организациями, заинтересованными в адаптации технологии для реализации шифрованных коммуникаций.

Еще пример разработки — в 2016 году физики из Российского квантового центра (РКЦ) проложили первую квантовую сеть в условиях города. Оптоволоконные кабели протянули между двумя банковскими отделениями в Москве, находящимися в 30 километрах друг от друга. Теперь специалисты из РКЦ работают над 250-километровой линией квантовой связи. Она будет пролегать между офисом РКЦ, технопарком «Сколково» и дата-центром «Сбербанка». Сеть разделят на десять участков длиной в 80 километров. На некоторых отрезках сети данные планируют передавать с помощью ИК-лазеров.

Можно ожидать, что проекты, ныне спонсируемые финансовыми, научными и государственными институтами, со временем позволят организовать более масштабные квантовые сети.

О чем еще мы пишем в блоге на сайте VAS Experts:

Источник

Почему квантовый интернет строят в космосе, и кто уже реализует такие проекты

Есть мнение, что спутниковые квантовые сети — самый эффективный способ развертывания глобальных систем распределения криптографических ключей. Рассказываем, кто уже работает в этом направлении, и говорим о потенциальных проблемах такого подхода.

Что такое квантовые сети

Квантовая сеть — это система передачи данных, работа которой подчиняется законам квантовой механики. Обмен информацией происходит с помощью кубитов — поляризованных фотонов, транслируемых по каналу оптической связи. Технология является важным компонентом систем распределения криптографических ключей. В такой системе отправитель и получатель имеют открытый оптический канал связи и передают друг другу ключ для шифрования пакетов.

Безопасность подключения обеспечивают фундаментальные законы физики. Фотоны очень «хрупкие» и разрушаются при считывании. По этой причине квантовые сети практически невозможно «подслушать» — попытка MITM-атаки сразу очевидна принимающей стороне.

Причем здесь космос

Ряд инженеров убежден, что спутниковые квантовые сети — это самый удобный и экономически целесообразный способ построения глобальных систем распределения криптографических ключей. Но сперва поговорим о другом перспективной технологии — квантовых повторителях.

Фотоны поглощаются средой из-за помех, поэтому их сложно транслировать на большие расстояния (около 100 км). Задача квантовых повторителей — предотвратить потери при передаче частиц по оптоволокну. Сегодня такие системы разрабатывают нидерландские инженеры. Они строят тестовую 10-км сеть между Гаагой и городом Делфт. Также в этой сфере работают японские физики.

Но квантовые повторители обладают рядом недостатков. Они позволяют соединить лишь две точки, между которыми протянут оптоволоконный кабель. Передавая данные по цепочке, повторители их декодируют, а затем снова кодируют — такой подход может привести к утечкам в случае компрометации узла. Производство подобных устройств также требует дорогостоящих магнитов и редких минералов. При этом квантовые повторители находятся на самых ранних этапах разработки и об их практическом применении в широких масштабах речи пока не идет.

О чем еще мы пишем в блоге на Хабре

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ Unsplash / Shahadat Rahman

Поэтому некоторые инженеры работают над альтернативными подходами к построению квантовых сетей и систем распределения криптографических ключей на их основе. Группа физиков из университетов США, Японии и Китая посчитала, самым эффективным способом будет метод с разверткой группы спутников на орбите, передающих фотоны на землю посредством лазеров. В своей научной работе инженеры приводят расчеты и результаты симуляций, которые показали, что оптимальный вариант — развертывание 400 спутников на высоте в 3 тыс. километров (стр.10).

Такой подход позволит пересылать ключи на расстояние до 7,5 тыс. километров — например, от Лондона до Мумбаи. Для квантовых повторителей подобные показатели пока недоступны — их нужно устанавливать на расстоянии до 200 км друг от друга.

Кто уже реализует космические проекты

В 2016-м китайские инженеры запустили спутник квантовой связи. Спустя год им удалось передать кубит на расстояние свыше 1200 км. Аппарат висел на 500-км орбите и транслировал фотоны с помощью лазера на принимающую станцию в Тибете. В 2018 году технологию уже испытали на практике. Китайские ученые провели 75-минутную видеоконференцию с коллегами из Австрийской академии наук по защищенному каналу.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ Unsplash / Kevin Quezada

Космическими квантовыми проектами занимаются и физики в Германии. Еще в 2017 году они установили, что для передачи и телепортации «запутанных» фотонов можно использовать обычные спутники связи. Примерно в то же время специалисты из Общества научных исследований имени Макса Планка инициировали разработку спутника, заточенного под квантовую криптографию. В планах — спроектировать особый бортовой компьютер для обработки сигналов.

Кто выступает против

Большое количество специализированных квантовых спутников может создать дополнительные неудобства. Есть мнение, что первые спутники Starlink, запущенные компанией SpaceX, уже мешают вести наблюдения с Земли. Также речь идет о потенциальном переизбытке мусора на околоземной орбите. В Федеральной торговой комиссии США (FTC) предложили разработать ряд документов, которые позволят урегулировать эту проблему, но, скорее всего, этот вопрос не решить лишь бумажными нормативами. Нужны новые системы для очистки орбиты и инструменты для отслеживания обломков и спутников в космосе.

Материалы о сетях и протоколах в блоге VAS Experts:

Источник

Квантовая связь: перспективы

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
(с) New quantum dot could make quantum communications possible

Телеграф «убил» голубиную почту. Радио вытеснило проводной телеграф. Радио, конечно, никуда не исчезло, но появились другие технологии передачи данных – проводные и беспроводные. Поколения стандартов связи сменяют друг друга очень быстро: 10 лет назад мобильный интернет был роскошью, а теперь мы ждем появления 5G. В скором будущем нам понадобятся принципиально новые технологии, которые будут превосходить современные не меньше, чем радиотелеграф — голубей.

Что это может быть и как оно повлияет на всю мобильную связь — под катом.

Виртуальная реальность, обмен данными в умном городе с помощью интернета вещей, получение информации со спутников и из поселений, расположенных на других планетах Солнечной системы, и защита всего этого потока — такие задачи нельзя решить одним только новым стандартом связи.

Квантовая запутанность

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
(с) New Experiment Allow Us To “See” Quantum Entanglement With The Naked Eye. На самом деле мы не можем увидеть квантовую запутанность, но красивая визуализация помогает понять суть явления.

Один из основных вариантов ожидающей нас эволюции связи — использование квантовых эффектов. Эта технология не исключит, но может дополнить традиционные виды связи (хотя нельзя сходу отвергнуть идею, что сеть на основе квантовой запутанности, теоретически, может вытеснить остальные виды связи).

Квантовая запутанность — это явление связи квантовых характеристик. Связь может сохраняться, даже если частицы расходятся на большое расстояние, так как, измеряя квантовые характеристики одной из связанных частиц, мы автоматически узнаем характеристики и второй. Первый протокол квантовой криптографии появился ещё в 1984 году. С тех пор создано множество как экспериментальных, так и коммерческих систем, основанных на явлениях квантового мира.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
(с) Chinese Academy of Sciences

Создать глобальную совершенную систему шифрования до недавнего времени не удавалось — уже через несколько десятков километров передаваемый сигнал затухал. Предпринимали много попыток увеличить это расстояние. В этом году Китай запустил спутник QSS (Quantum experiments at Space Scale), который должен реализовать схемы квантового распределения ключа на расстоянии более 7000 километров.

Спутник будет генерировать два запутанных фотона и отправлять на Землю. Если всё пройдет удачно, то распределение ключа при помощи запутанных частиц станет началом эры квантовой связи. Десятки таких спутников смогли бы стать основой не только нового квантового интернета на Земле, но и квантовой связи в космосе: для будущих поселений на Луне и Марсе и для дальней космической связи со спутниками, направляющимися за пределы Солнечной системы.

Квантовая телепортация

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
Устройство для квантового распределения ключа в лабораторных условиях, Российский квантовый центр.

При квантовой телепортации никакого материального переноса объекта из пункта А в пункт Б не происходит — происходит передача «информации», а не вещества или энергии. Телепортация используется для квантовых коммуникаций, например для передачи секретной информации. Надо понимать, что это не информация в привычном нам виде. Упрощая модель квантовой телепортации, можно сказать, что она позволит генерировать последовательность случайных чисел на обоих концах канала, то есть мы сможем создать шифроблокнот, который нельзя перехватить. В обозримом будущем это единственное, что можно сделать с помощью квантовой телепортации.

Впервые в мире телепортация фотона состоялась в 1997 году. Спустя два десятилетия телепортация по оптоволоконным сетям стала возможна на десятки километров (в рамках Европейской программы в области квантовой криптографии рекорд составил 144 километра). Теоретически, уже сейчас в городе можно построить квантовую сеть. Однако есть существенная разница между лабораторными и реальными условиями. Оптоволоконный кабель подвергается перепадам температур, из-за чего меняется коэффициент преломления. Из-за воздействия солнца может сдвинуться фаза фотона, что в определенных протоколах приведёт к ошибке.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
Казанский Квантовый Центр, лаборатория квантовой криптографии.

Эксперименты ведутся по всему миру, в том числе и в России. Несколько лет назад появилась первая в стране линия квантовой связи. Она связала два корпуса университета ИТМО в Санкт-Петербурге. В 2016 году ученые из Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ и университета ИТМО запустили первую в стране многоузловую квантовую сеть, добившись скорости генерирования просеянных квантовых последовательностей в 117 кбит/c на линии протяжённостью 2,5 километра.

В текущем году появилась и первая коммерческая линия связи — Российский квантовый центр связал офисы «Газпромбанка» на расстоянии 30 километров.

Осенью физики лаборатории квантовых оптических технологий МГУ и Фонд перспективных исследований испытали автоматическую систему квантовой коммуникации на расстоянии 32 километра, между Ногинском и Павловским Посадом.

С учётом темпов создания проектов в области квантовых вычислений и передачи данных, через 5-10 лет (по мнению самих физиков) технология квантовой коммуникации окончательно выйдет из лабораторий и станет такой же привычной, как мобильная связь.

Возможные недостатки

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
(с) Is Quantum Communication Possible

В последние годы всё чаще обсуждают вопрос информационной безопасности в сфере квантовой связи. Раньше считалось, что с помощью квантовой криптографии можно передавать информацию таким образом, что её нельзя перехватить ни при каких обстоятельствах. Оказалось, что абсолютно надежных систем не существует: физики из Швеции продемонстрировали, что при некоторых условиях квантовые системы связи можно взломать благодаря некоторым особенностям в подготовке квантового шифра. Кроме того, физики из Калифорнийского университета предложили метод слабых квантовых измерений, который фактически нарушает принцип наблюдателя и позволяет вычислить состояние квантовой системы по косвенным данным.

Впрочем, наличие уязвимостей — это не повод отказываться от самой идеи квантовой связи. Гонка между злоумышленниками и разработчиками (учеными) продолжится на принципиально новом уровне: с использованием оборудования с высокими вычислительными мощностями. Такое оснащение по силам далеко не каждому хакеру. Кроме того, квантовые эффекты, возможно, позволят ускорить передачу данных. С помощью запутанных фотонов можно передавать почти вдвое больше информации в единицу времени, если их дополнительно кодировать с помощью направления поляризации.

Квантовая связь — не панацея, но пока она остается одним из самых перспективных направлений развития глобальных коммуникаций.

Источник

Перспективы квантовых сетей: кто ими занимается и почему

Над какими квантовыми проектами работают российские и иностранные инженеры.

Что такое квантовые сети

Квантовыми сетями называют системы передачи данных, принцип работы которых строится на законах квантовой механики. Информация в таких сетях передается по оптоволоконным кабелям с помощью кубитов — поляризованных фотонов. Одно из определяющих свойств фотонов — «хрупкость». Они разрушаются при считывании, поэтому квантовые сети практически невозможно прослушать. Даже если злоумышленник проведет MITM-атаку и подключится к каналу передачи данных, принимающая сторона сразу поймет, что канал скомпрометирован, так как к ней поступят «пакеты» с большим количеством ошибок.

Квантовые сети используют для распределения криптографических ключей между классическими вычислительными системами. Например, в прошлом году такую систему запустили китайские инженеры. Она использует лазеры для обмена данными со спутниками на орбите. Аналогичную технологию в 2017-м предложили немецкие специалисты — для передачи данных они использовали уже существующую наземную инфраструктуру и аппаратное обеспечение спутников.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ Unsplash / Quentin Kemmel

Другая область применения квантовых сетей — объединение квантовых компьютеров. Квантовые машины уже умеют решать некоторые задачи быстрее, чем классические вычислительные системы — например, в области машинного обучения и моделирования. Если объединить квантовые устройства в кластеры, можно дополнительно ускорить физические и химические симуляции (в частности, поспособствовать разработке сложных молекул для новых медикаментов).

Кто их разрабатывает

Развитием квантовых сетей занимаются многие мировые институты из Америки, Европы и Азии.

Считается, что самую первую квантовую сеть разработали в США по заказу DARPA еще в начале 2000-х. Она функционирует до сих пор и соединяет несколько военных лабораторий в штате Массачусетс. Примерно в то же время квантовые сети начали строить и в Европе. Тогда страны ЕС инвестировали несколько миллионов евро в проект SECOQC, в рамках которого проектируют квантовые решения для обеспечения государственной безопасности.

Одна из главных проблем квантовых сетей того времени — невозможность передать фотон на большое расстояние (оно редко превышало 50 км). Фотоны «хрупкие» и легко разрушаются под воздействием температуры (это так называемый эффект декогеренции). Поэтому сегодня активно разрабатываются системы, способные увеличить дальность передачи. Например, голландские инженеры создают специальные повторители, которые продлевают «время жизни» квантов. Ученые уже прокладывают тестовую сеть между Делфтом и Гаагой. Предположительно в следующем году она соединит сразу четыре города в Европе. Аналогичную технологию развивают специалисты из университетов Торонто, Осаки и Тоямы. В феврале 2019 года они представили концепцию квантового повторителя, способного передавать фотоны на расстояние до 800 км (в теории).

Разработками в этой области занимается команда физиков из США и Швейцарии. В конце прошлого года они представили фотодетектор с очень низким уровнем шума, который позволил отправить криптографический ключ на расстояние в 421 км и сохранить при этом высокую скорость передачи данных. По словам разработчиков, пропускная способность сети превзошла показатели их предыдущих экспериментов более, чем в 100 раз.

Что такое квантовая сеть связи. Смотреть фото Что такое квантовая сеть связи. Смотреть картинку Что такое квантовая сеть связи. Картинка про Что такое квантовая сеть связи. Фото Что такое квантовая сеть связи
/ CC BY-SA / Hisakuni Fujimoto

Но абсолютным рекордсменом по дальности сегодня считается Китай. В 2016 году китайские инженеры запустили спутник квантовой связи и передали кубит на расстояние свыше 1200 км. Прошлым летом с помощью этого спутника инженеры провели защищенный звонок между Китайской и Австрийской академиями наук.

Как дела в России

Одну из первых квантовых сетей в нашей стране развернули инженеры из ИТМО в 2014 году. Оптоволоконный кабель проложили между двумя корпусами вуза. Через два года с помощью коллег из Казани сеть стала многоузловой — четыре нода разместили на расстоянии 40 км друг от друга.

Три года назад свою квантовую сеть представили физики из РКЦ — Российского квантового центра. «Оптику» проложили между двумя московскими банками — длина кабеля составила 30 км. А этим летом физики из РКЦ объявили о создании первой межкорпоративной квантовой сети в РФ. Она соединила офисы «Сбербанка», «Газпромбанка» и компании PwC, предлагающей услуги в области консалтинга и аудита.

Другой пример разработки — в 2017 году специалисты из МГУ представили квантовую линию телефонной связи. Голосовая информация между собеседниками передавалась по оптоволоконному кабелю длиной 50 км. За её шифрование отвечал сервер распределения квантовых ключей, размещенный в 25 км.

Количество квантовых разработок продолжит увеличиваться. И это позволит создать крупные квантовые сети, которые соединят сразу множество городов страны. Буквально в прошлом месяце о своих планах развернуть квантовую сеть с шифрованием данных объявили в РЖД. По словам инициаторов проекта, она поспособствует повышению безопасности железнодорожного транспорта.

О чем мы пишем в корпоративном блоге:

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *