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

Мобильный банкир Мобильный банкир

Основатель Revolut Николай Сторонский предрекает смерть традиционных банков

Forbes
Выгодно, но не всегда Выгодно, но не всегда

Популярности каршеринга удалось добиться драконовскими мерами

Эксперт
Перезагрузка проблем Перезагрузка проблем

Как на Украине меняли правительство и что из этого вышло

Огонёк
Как я полюбила себя и перестала бояться еды: история читательницы Cosmo Как я полюбила себя и перестала бояться еды: история читательницы Cosmo

Как и многие другие девушки, Маша столкнулась с расстройством пищевого поведения

Cosmopolitan
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
Учимся управлять своими деньгами Учимся управлять своими деньгами

Майкл Кей предлагает авторский подход к управлению деньгами

Psychologies
«Я просто выполнял приказы!» «Я просто выполнял приказы!»

Военные преступления совершали не только отряды СС, но и подразделения вермахта

Дилетант
7 способов стать долгожителем: опыт других стран 7 способов стать долгожителем: опыт других стран

Жители разных стран подсказывают, как дожить до ста лет

Популярная механика
Киса и Ося здесь были Киса и Ося здесь были

Места славы Остапа Бендера и Ипполита Матвеевича из романа «12 стульев»

Вокруг света
Попpобуй на вкус настоящей боpьбы: бои реконструкторов Попpобуй на вкус настоящей боpьбы: бои реконструкторов

Это обычные люди, но время от времени они превращаются в воинов Средневековья

Популярная механика
Машины времени: 15 лучших sci-fi комиксов Машины времени: 15 лучших sci-fi комиксов

Графические sci-fi романы, которые будут интересны взрослым

Популярная механика
«Предстоит сложный безденежный год»: сколько рестораны и отели Петербурга потеряют из-за отмены ПМЭФ «Предстоит сложный безденежный год»: сколько рестораны и отели Петербурга потеряют из-за отмены ПМЭФ

Сфера гостеприимства Санкт-Петербурга может потерять до 3 млрд рублей

Forbes
Обидная правда Обидная правда

Как прожить обиду без ущерба и даже с пользой для себя

Cosmopolitan
Пора переобуваться: 8 правил, которые должен знать каждый Пора переобуваться: 8 правил, которые должен знать каждый

Простые правила помогут без ошибок и лишних затрат провести шиномонтаж

РБК
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
Бой за звание самой-самой между 32 главными красавицами мировой истории Бой за звание самой-самой между 32 главными красавицами мировой истории

Красивая женщина — двигатель прогресса

Maxim
Отличить кролика от шиншиллы Отличить кролика от шиншиллы

Научное товароведение как дисциплина

Наука и жизнь
Наши руки не для скуки Наши руки не для скуки

В инстаграме новый тренд — клинфлюенсеры

Tatler
«Это больше напоминает оттягивание смерти»: как предприниматели встретили план Путина по спасению малого бизнеса «Это больше напоминает оттягивание смерти»: как предприниматели встретили план Путина по спасению малого бизнеса

Forbes спросил у предпринимателей, достаточно ли предложенных президентом мер

Forbes
Они все страдают Они все страдают

Почему все так полюбили непонятные древние картинки со смешными подписями

Вокруг света
NASA отключило 17 лет изучавший Солнце орбитальный аппарат SORCE NASA отключило 17 лет изучавший Солнце орбитальный аппарат SORCE

Светимость Солнца на треть процента ниже, чем считалось

N+1
Возраст неуверенности: почему важно хвалить подростков Возраст неуверенности: почему важно хвалить подростков

Почему так важно поддерживать взрослеющего ребенка

Psychologies
Как «читать» музыкальное произведение Как «читать» музыкальное произведение

Музыкант и журналист Ляля Кандаурова написала книгу для детей родителей

СНОБ
Friends only. Что делать с сотрудниками, которые публикуют в соцсетях котиков Friends only. Что делать с сотрудниками, которые публикуют в соцсетях котиков

Cоцсети — это новая общественная культура, в которой есть свои «да» и «нет»

Forbes
Мать или героиня? Мать или героиня?

Почему матерям бывает так тяжело, и что с этим делать?

Добрые советы
Цвет нации Цвет нации

Талгат Баталов — талантливый молодой режиссер, который объехал всю Россию

OK!
13 действительно хороших иностранных фильмов про Россию 13 действительно хороших иностранных фильмов про Россию

Россияне уверены, заграничные режиссёры неспособны изобразить Россию-матушку

Maxim
Под знаком «упс!»: 10 маленьких ошибок, которые привели к большим последствиям Под знаком «упс!»: 10 маленьких ошибок, которые привели к большим последствиям

Незначительные ошибки, которые привели к последствиям огромных масштабов

Maxim
Милоша узнаю по походке Милоша узнаю по походке

Милош Бикович – о том, в каких случаях искусство может оказаться важнее политики

Esquire
Поезд отправляется: самые красивые железнодорожные маршруты мира Поезд отправляется: самые красивые железнодорожные маршруты мира

Путешествие на поезде — это отдельный вид эстетического удовольствия

Forbes
Открыть в приложении