Internet Quântica - o que é, como funciona? Vantagens. rede quântica

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Estudos recentes realizados por cientistas europeus e russos mostraram que o movimento da informação quântica e clássica pode coexistir com sucesso dentro dos limites das mesmas linhas de transmissão de dados de fibra óptica. Isso possibilita no futuro uma transição gradual da Internet usual, para uma rede baseada nos paradoxos das partículas elementares, a rede quântica da Internet.

Acelerar na pesquisa

Uma revolução está se formando na indústria de computadores. Físicos da Universidade da Pensilvânia disseram que os chips de silício convencionais atingirão seu limite em quatro anos. Não será possível reduzi-los ainda mais, então os computadores comuns não têm muito tempo de vida.

Eles serão substituídos por tecnologias fundamentalmente novas, computadores quânticos. Em vez de chips, haverá partículas elementares. Graças a isso, é possível reduzir drasticamente o tamanho e aumentar a produtividade. Até agora, esses protótipos não são mais rápidos do que um computador fraco, mas é apenas uma questão de tempo. Por sua vez, utilizando o potencial mais poderoso, será possível resolver mais rapidamenteproblemas e dificuldades na implementação de uma Internet quântica fundamentalmente nova.

Mistérios da internet quântica

Como funciona a internet quântica? O que é e qual é a sua essência? A diferença é que se baseia nas leis da mecânica quântica. Foi abraçado pelos cientistas como um campo quente e nervoso que pode ser usado para descrever fenômenos não totalmente compreendidos. Um deles é o efeito fotoelétrico.

Os paradoxos da física quântica a serviço da humanidade

Hoje está claro: em nosso futuro próximo, um fenômeno como a Internet quântica entrará. O que isso pode nos trazer ou como será? Talvez este seja outro s alto, semelhante à introdução de transistores semicondutores no passado.

Seu princípio é baseado na propriedade de superposição e emaranhamento quântico. Não tem giro definido, e ao medir um, o segundo mostra o contrário. Para uma compreensão mais completa, isso significa que cada partícula elementar portadora de informação está invisivelmente conectada com seu par "emaranhado". Além disso, a distância entre eles não desempenha nenhum papel, a informação é transmitida instantaneamente.

Usando essas leis anômalas, grandes oportunidades se abrem na velocidade e confidencialidade da transferência de dados. É impossível interceptar informações enviadas dessa forma sem ser notado: qualquer leitura deixa rastros ou destrói a informação original.

A velocidade é mais rápida do que se pensava

Quanto aos dados mais recentes sobre a medição da velocidade de transferência de dados, eles surpreendem nossa imaginação. Ele excede a velocidade da luz em dezmil vezes. Mas, provavelmente, os cientistas no futuro descobrirão que a velocidade de transmissão do sinal é muito maior do que a determinada anteriormente, como a Internet quântica. O que isto significa? O que isso pode nos dar? Talvez a transmissão de sinais para distâncias anteriormente impensáveis no espaço e novas descobertas.

Novas tecnologias em fótons

Na tecnologia de conversão de fótons em um portador de informação, cientistas russos descobriram o uso de cristais cultivados artificialmente, ou seja, diamantes.

Acontece que quando a luz passa pelos cristais, ela adquire a propriedade de um líquido e começa a formar gotas, vórtices, ondas. Pode ser direcionado através de qualquer canal. Em geral, ele se comporta como um líquido. Inclusive, pode se espalhar em uma velocidade muito lenta ou até parar.

Isso é muito interessante por um lado e muito importante, porque permite que você manipule a luz e faça qualquer coisa, inclusive obter um fenômeno como uma rede de Internet quântica. Isso permite que ele seja usado como um agente de transferência de informações. Agora, seu principal portador é uma carga elétrica. Mas é um objeto imperfeito. Portanto, qualquer movimento ou aceleração de uma carga elétrica leva a perdas de energia que vão para o ambiente e aquecem o processador e os elementos do microcircuito.

A própria Internet custa à humanidade mais de 5% da energia que produz. Portanto, a substituição de um elétron por fótons levaria idealmente a uma redução na perda de uma quantidade colossal de energia. Assim, o custo da própria Internetvai cair.

Internet Quântica na Rússia

Trabalhos na Rússia na internet quântica são únicos. Apesar do baixo financiamento e de todos os tipos de obstáculos, os cientistas realizaram experimentos suficientes e alcançaram uma posição de liderança nessa área.

Como resultado, conseguimos criar uma instituição única e de alto nível. Combina grupos experimentais e teóricos, bem como pesquisa aplicada. Este instituto é financiado em parte pelo Gazprombank, em parte pelo Estado de várias formas. De qualquer forma, este é o exemplo que a ciência russa deve seguir sem parar em nada.

Conquistando novos territórios

No atual estágio de desenvolvimento da Internet quântica, apenas tecnologias de proteção de dados usando criptografia quântica podem ser nomeadas. Tais redes hoje são conexões ponto a ponto bastante simples. Os cientistas pretendem criar soluções colaborativas que combinem diferentes canais e métodos de criptografia.

Se você acompanhar a implementação da ideia, os resultados dos pesquisadores russos serão mais significativos. Um exemplo é o detector de emissor de fóton único que está sendo desenvolvido no Instituto Kurchatov.

Para a existência de uma descoberta como a Internet quântica, os cientistas precisam resolver as dificuldades de combinar equipamentos especiais para transmissão de dados quânticos e redes de telecomunicações existentes hoje.

Os principais problemas estão na solução de comutação e amplificação do sinal. Se você enviar informações baseadas em quantum por uma fibra óptica padrão, elas não passarão pelo regenerador. Portanto, uma solução é transformar o sinal em elétrico e depois retornar à sua posição original.

Hoje o limite é de trezentos quilômetros. Esta é a distância na qual é necessário regenerar o sinal óptico. Também precisamos de um protótipo de interruptor quântico. A quantidade total de tarefas problemáticas só pode ser resolvida dentro de dez anos. No entanto, nos círculos científicos eles discutem sobre a possibilidade de "selar" a Internet quântica. O que pode trazer e como pode ajudar? Hoje não há uma resposta inequívoca, mas a solução para a questão de introduzir e levar essas tecnologias ao cidadão comum certamente melhorará sua qualidade de vida e segurança.

Uma nova era está chegando

A China estabeleceu um projeto ambicioso hoje para fazer 1200 quilômetros de transmissão de rede quântica usando satélite.

A distância máxima de cem quilômetros foi alcançada no momento. Os cientistas desenvolveram como proteger o sinal dos efeitos das condições meteorológicas. No entanto, essa sensação está mais provavelmente ligada não ao teletransporte, que vem aumentando a cada ano, mas à criptografia quântica, ou seja, um novo sistema de criptografia de dados.

Um código quântico não pode ser hackeado, mais precisamente, quando é hackeado, a informação desaparece. Na era da guerra cibernética, isso significa invulnerabilidade. A criptografia quântica é usada há muito tempo por aqueles que buscam garantiassegurança. Como, por exemplo, há alguns anos, os bancos suíços começaram a trocar dados sobre seus clientes por meio de uma rede quântica. Hoje eles estão limitados a uma distância de várias dezenas de quilômetros. O Centro Quântico Russo está se preparando para introduzir o mesmo sistema, bem como para dominar a transmissão de um sinal quântico via satélite espacial.

Introdução e implementação

Enquanto isso, a primeira rede de Internet quântica foi lançada em São Petersburgo entre dois prédios universitários na Rússia.

A informação é transmitida usando as leis da física quântica. As corporações e governos mais inteligentes estão agora investindo nessa área. A futura tecnologia de transferência de informações está sendo implementada com base na já existente. Cabo de fibra óptica, computador familiar, mas um novo roteador e gerador de fótons.

A existência da nova Internet começa com um laser, onde está localizada a fonte de fótons únicos. Eles têm uma boa propriedade para transmitir informações de forma segura. Um único fóton não pode ser dividido. A chave é formada de tal forma que a leitura não é possível. Para transformar um fóton em um portador de informação, o sistema muda seu estado, a fase da oscilação da onda de impulso. Hoje, o nível de desenvolvimento da tecnologia quântica é comparável ao que eram as comunicações móveis trinta anos atrás, outros cinco a dez anos se passarão e os quanta de fótons poderão nos dar uma Internet de informações segura.

Internet Quântica em Kazan

Uma rede de Internet quântica foi lançada no Tartaristão, seu local experimental está localizado em Kazan. Este programaé uma conquista importante no desenvolvimento de comunicações quânticas na Rússia. Segundo os cientistas, ela é absolutamente imune a ataques de hackers.

Hoje, a proteção de nossa rede de Internet é baseada na criptografia de algoritmos matemáticos, mas mesmo o código mais complexo pode ser decifrado. Quanto mais poderosas as habilidades de computação dos hackers, mais fácil e rápido é calcular o algoritmo de criptografia.

A tecnologia descrita no artigo se tornará uma nova estrutura de segurança de rede. A Internet quântica em Kazan será combinada em quatro nós a uma distância de 30 a 40 quilômetros um do outro. O custo de escolher entre dois pontos é de cerca de cem mil dólares. Na seção experimental, a rede apresentou uma velocidade de internet quântica de 117 kb/s com uma distância de dois quilômetros e meio. Este resultado é uma ordem de magnitude maior do que nos ensaios europeus. Na rede, a taxa de perda de transmissão de bits quânticos no canal óptico era de vinte dB. Isso equivale a uma linha de cem quilômetros.

Vale ress altar que este projeto envolve a linha de operação da rede de telecomunicações da infraestrutura da Tattelecom.

A rede conectará as cidades

Em 2017, está previsto iniciar um projeto de introdução de novas tecnologias. A Internet quântica no Tartaristão permitirá conectar escritórios em diferentes cidades. Esta é uma das principais tarefas definidas pelo Kazan Quantum Center KNITU-KAI e seu líder. Observando seus sucessos, acredita-se, sem dúvida, que esse será o caso.