Фотонный интернет что это такое
Квантовый Интернет: конкуренция за создание нерушимого онлайн-мира
Развитие сверхзащищенного квантового Интернета идет полным ходом. Он может коренным образом изменить роль информации в нашей жизни и создать всемирный квантовый суперкомпьютер.
Многие из наших сфер жизни идут онлайн. Банки, рабочая почта, социальные сети, анкеты знакомств, медицинские записи – все это жизненно важная и конфиденциальная информация. Так что тот факт, что в Интернете есть фатальная брешь в безопасности, совсем не радует.
Это способствует развитию нового, более безопасного Интернета с квантовой защитой. Эта система сможет сделать гораздо больше, чем просто защитить ваши данные. Она предоставит квантовые программы и может стать скелетом квантового компьютера невообразимой мощности по всему миру.
Развитие квантового Интернета – это огромная и многогранная инженерная задача, ее основы уже закладываются. Волоконно-оптические сети расширяются. Исследователи тайно болтают в локальных сетях. Планируется даже использовать небольшие спутники для квантовой связи на большие расстояния. Рано или поздно мы все сможем присоединиться к квантовой информационной супермагистрали.
Человеческая культура и промышленность издавна основывались на информации. Получение правильной информации, ее понимание и обмен дает нам силу и прибыль. Развитие Интернета утвердило роль информации, и мы только начинаем ощущать ее влияние.
В обычных компьютерах используются цифровые единицы – биты. Это объем информации, который поступает, например, в результате подбрасывания монеты, и обычно обозначается как 1 или 0. Все электронные письма, обновления статуса или фотографии на вашем телефоне состоят из битов.
Работа с кубитами
С точки зрения квантового мира такой метод очень ограничен, потому что здесь, как известно, частицы ведут себя очень странно. Атом, электрон или фотон могут находиться в состоянии, в котором его свойства не определены. Например, частицы могут иметь одновременно две энергии. Эти квантовые состояния чрезвычайно хрупкие, но, научившись ими манипулировать, частицы можно использовать для хранения единицы квантовой информации – кубита, который кодирует не только 0 либо 1, но и любую комбинацию 0 или 1.
Увеличивая нашу способность делать это, мы уже разработали впечатляющие технологии, такие как сверхчувствительные датчики силы тяжести и магнитного поля. Физики уже могут управлять десятками кубитов одновременно и разрабатывают прототипы квантовых компьютеров. По мере роста они обещают превзойти любые классические компьютеры, которые когда-либо могли быть созданы – по крайней мере, для определенных типов вычислений. Среди прочего, квантовые компьютеры должны уметь моделировать химические реакции, разрабатывать новые лекарства и современные материалы, а также решать запутанные инженерные и логистические проблемы. Их полный потенциал пока не известен.
Но мы знаем одно – с появлением этих невероятных машин нам понадобится квантовый Интернет, потому что именно квантовые компьютеры угрожают нашей безопасности. Большинство схем шифрования, обеспечивающих безопасность подключения к Интернету, основаны на математических задачах, которые было бы непрактично решить с помощью классических компьютеров, таких как факторизация больших простых чисел. Но достаточно большой квантовый компьютер, использующий алгоритм, разработанный в 1994 году математиком Массачусетского технологического института Питером Шором, справился бы с такой задачей. Это подорвет безопасность всего, что связано с подключением к Интернету, от электронной почты до электросетей.
Столь опасно мощную квантовую машину, вероятно, можно будет ожидать не раньше, чем через 10-20 лет, но актуальность проблемы от этого не меньше. Изменение системы шифрования занимает много времени, и данные, которые вы сейчас отправляете, могут быть перехвачены, сохранены и дешифрованы, когда появятся достаточно мощные квантовые компьютеры.
Сиддхарт Джоши и другие хотят отбивать кубиты кубитами. При использовании квантовых состояний отдельных частиц для связи отправленные сообщения не могут быть украдены, потому что сам мониторинг сигнала изменяет чувствительные состояния. Это не заменит Интернет, а лишь дополнит уровень квантовой связи в нем, позволяющий пользователям обмениваться секретными ключами шифрования. Интернет-трафик будет продолжать передаваться по кабелям, как сейчас, и эти ключи будут зашифрованы и декодированы.
Такое квантовое шифрование, называемое квантовым распределением ключей (QKD), было продемонстрировано несколько раз за последние несколько десятилетий. Первый QKD банковский перевод был сделан в 2004 году. Существует множество различных схем, но одна из самых безопасных основана на явлении квантового связывания. Первоначально двум кубитам дается общее квантовое состояние, которое при правильном измерении предсказуемо изменяет результат измерения пары частиц, где бы эти две частицы ни находились. Предположим, эти два кубита – фотоны. Одна из парных пар с оптическим кабелем может быть заменена на безопасный ключ.
Связи, в которых используется гораздо больше связанных кубитов, можно было бы использовать еще более впечатляюще, скажем, для отправки сообщений в чисто квантовой форме. В краткосрочной перспективе возможности квантовых вычислений, вероятно, будут скромными и будут находиться далеко от, скажем, университетов или исследовательских центров. Но квантовые коммуникационные соединения могут соединить их всех с квантовым суперкомпьютером. Кроме того, пользователи смогут запускать программы на квантовых компьютерах таким образом, чтобы гарантировать их безопасность и не позволить шпионить за владельцами компьютеров. Это называется слепыми квантовыми вычислениями, поэтому любой может использовать квантовые компьютеры, не опасаясь утечки конфиденциальных данных.
Шепот бриллиантов
Зерно приближающегося квантового Интернета было посеяно в лаборатории в Делфте, Нидерланды. Там три маленьких ромба шепчутся друг с другом, образуя миниатюрный, но полностью функциональный прототип сети взаимосвязанных связей. Есть дефект в решетке атомов углерода каждого алмаза, в котором расположен один атом азота. Оттуда пара электронов может испустить связанный с ними фотон. Кроме того, каждый алмаз содержит один кубит квантовой памяти, что позволяет выполнять базовую обработку квантовой информации.
В статье, опубликованной Рональдом Хэнсоном и его командой из исследовательского института QuTech в Делфте, продемонстрировали объединение трех алмазов в сеть и передачу квантовой информации между ними. В принципе, эта технология может быть расширена, а возможность подключения может быть распределена между любым количеством узлов.
Необязательно использовать бриллианты. Другие группы изучают другие способы создания и объединения кубитов. В Бристоле группа Джоши продемонстрировала способность распределять квантовые ключи среди восьми пользователей на расстоянии нескольких километров друг от друга, и все связанные фотоны были получены от одного и того же лазера. По словам Джоши, можно будет расширить зону покрытия в городе до нескольких сотен человек.
Пока что он продемонстрировал QKD и некоторые аналогичные протоколы, но уверяет, что с использованием более сложных модулей приема связанных фотонов сеть может поддерживать, среди прочего, слепые квантовые вычисления.
Есть ряд других, пока еще не развернутых квантовых сетей, таких как Токио (Япония), Калгари (Канада) и Лос-Аламос (Нью-Мексико). У них в основном всего два или три узла, и они ограничены QKD. Однако их радиус действия увеличивается, и некоторые из них достигают более 100 километров. Все мечтают расширить их и соединить миллионы пользователей по всему миру, предоставив сверхзащищенные пути шифрования в разные страны на всех континентах.
Чтобы расширить охват QKD, можно было бы полагаться на доверенные узлы, устройства, которые передают сообщение, сначала расшифровывая его и шифруя для пересылки в другой оптоволоконный сегмент. Китай уже построил впечатляющую сеть, магистраль протяженностью 2000 километров с 32 надежными узлами между Пекином и Шанхаем и сотнями соединений. Задача решена? Не совсем. Каждый узел представляет угрозу утечки сообщений. Более того, он не подходит для слепых квантовых вычислений, например, потому что исходная квантовая информация в каждом узле исчезает.
Устройство, называемое квантовым ретранслятором, необходимо для передачи квантовой информации повсюду. Представьте себе двух пользователей – Колю и Петю, которые хотят поговорить. Каждый из них создает пару связанных кубитов и отправляет одну из своих пар через квантовый повторитель посередине между ними. Повторитель одновременно выполняет определенные измерения состояний двух полученных кубитов, чтобы объединить их. Согласно правилам квантовой физики, он соединяет два кубита, оставленные Колей и Петей – процесс, называемый обменом связями. Выстраивая квантовые повторители, связанные кубиты могут быть намного дальше друг от друга.
О, если бы у нас был квантовые ретрансляторы. Он были в списке желаний ученых много лет, но оказалось очень сложно их создать. Но в Университете Стоуни-Брук в Нью-Йорке Иден Фигероа и его группа берутся за решение этой головоломки. Важным компонентом этого устройства является так называемая квантовая память ввода и вывода, которая может захватывать летающий кубит и удерживать его до тех пор, пока он не понадобится для одновременного измерения. Квантовая память Фигероа основана на облаке атомов, которые могут проделывать такой трюк с фотоном. Это устройство также должно регистрировать захват фотонов, не нарушая чувствительного квантового состояния частицы. В прошлом году Фигероа и его коллеги показали, что они могут сделать это, послав еще один фотон, который очень слабо взаимодействует с защищенным фотоном.
В 2017 году Micius зашифровал видеоконференцсвязь между Пекином и Веной, используя определенную версию QKD с высокой пропускной способностью, но сам спутник действует как надежный узел. Для некоторых пользователей это подойдет, например, правительствам или корпорациям, которые могут позволить себе использовать свои собственные спутники, но это не гарантирует безопасность для всех пользователей будущего широко подключенного квантового Интернета. Затем, в 2019 году, Micius использовался для создания связи между двумя наземными станциями в Китае, расположенными на расстоянии 1200 километров друг от друга, Nanshan и Delingha, путем перераспределения каждой пары связанных фотонов и отправки по одному на каждую станцию. Эта форма QKD чрезвычайно безопасна. Даже если спутник будет взломан, перехватить ключ не удастся.
Обратной стороной является то, что он работает медленно. Стороны могут использовать парную пару фотонов только тогда, когда они достигаются обоими фотонами, и при любой спутниковой связи большая часть света теряется, потому что фотоны не попадают в приемник или поглощаются атмосферой. Наземные станции Китая расположены высоко и используют в качестве приемников большие телескопы, а спутник генерирует около 6 миллионов пар связанных фотонов в секунду. Но даже в этом случае секретный ключ генерировался со скоростью лишь доли бит в секунду. Цзянь-Вэй Пан из Китайского университета науки и технологий Хэфэй, который работает с Micius, говорит, что теперь он работает над увеличением скорости с помощью некоторых улучшений, в том числе более ярких связанных источников света.
Квантовая сборка
Чтобы объединить все это оборудование в глобальную квантовую сеть, нам понадобится программное обеспечение, которое мы можем использовать в классическом Интернете. Теперь данные передаются по нескольким сетям на уровне программного обеспечения, поэтому обычному пользователю не нужно об этом беспокоиться. Стефани Венер из QuTech – одна из создательниц квантовой сети. И самое интересное – гаджеты. Мы до сих пор не знаем, что они смогут сделать. Новые виды игр? Новые формы общения?
Когда эти необычные технологии окружают мир, мы можем сначала даже не заметить. Их влияние должно быть в основном при отсутствии проблем: мы не потеряем свои банковские счета, выборы не будут взломаны, свет не погаснет. В конечном итоге будет более ощутимая польза, особенно для науки. Благодаря каналам квантовых данных телескопы могли бы обмениваться информацией без каких-либо задержек, а астрономы могли получить более четкое изображение Вселенной. Они могли более точно синхронизировать атомные часы и, таким образом, повысить чувствительность детекторов гравитационных волн. Не говоря уже о соединении квантовых компьютеров, увеличивая их мощность.
Возможно, эта новая форма Интернета сделает мир безопаснее, а может и более опасным.
Да, действительно, квантовый интернет может стать нашим ближайшим будущим, а в настоящее время мы наблюдаем всплеск развития IT-индустрии и дефицит специалистов. Если прямо сейчас вы решаете какую профессию освоить и выбираете подходящий курс, предлагаем ознакомиться со специальным предложением от OTUS. До конца месяца у нас действует скидка на все курсы.
Как квантовый интернет изменит нашу жизнь
Однако технологическая эволюция, охватывающая весь мир, обещает и новые решения, которые могут предотвратить эти угрозы в будущем и защитить пользователей сети интернет от хакеров во всем мире.
И это решение называется квантовой физикой.
Фактически уже сейчас началась гонка среди ведущих стран в области технологического развития. Например, Министерство обороны США выпустило первый проект детального плана своей стратегии по реализации концепции квантового интернета в ближайшие несколько лет. США также присоединились к ЕС и Китаю в революционных изменениях в области квантовой связи.
Но что такое квантовый интернет и какие двери он открывает для нас в будущем?
Современное шифрование, обеспечивающее безопасность данных и связи, основано на алгоритмах, которые генерируют ключи для двух сторон, участвующих в обмене данными, которые они используют для шифрования связи. Хотя метод шифрования является безопасным и сложным, к сожалению, его тоже можно взломать.
По этой причине ученые искали способы повысить безопасность шифрования и обмена данными, сделав их квантовыми. В основе концепции квантовой кибербезопасности (так называемой идеи квантового распределения ключей (QKD)) лежит процесс связи между двумя сторонами, при котором отправитель шифрует традиционные данные, кодируя их в кубиты, и передает их получателю, который затем применяет свойства кубитов для декодирования информации.
Что особенно важно в этом процессе, так это то, что квантовое распределение ключей позволяет легко определить, были ли данные скомпрометированы или третья сторона попыталась взломать передачу. Поскольку прерывание процесса третьей стороной привело бы к коллапсу кубитов, получатель больше не сможет изменять передаваемое значение. Кроме того, если хакер попытается получить доступ к значению кубита, кубит изменит свое состояние, что станет сигналом взлома данных.
Несмотря на эти первоначальные шаги по созданию квантового интернета, пока решения работают только в национальном масштабе, а масштабирование возможностей на международном уровне все еще является прогнозом на несколько десятилетий вперед.
Но правда в том, что грядет технологическая эволюция. И уже сегодня она демонстрирует серьезные перспективы в области обеспечения безопасности, скорости, эффективности и предоставления новых беспрецедентных возможностей.
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.
/ 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.
В Йошкар-Оле появились первые абоненты Фотонного интернета от Уфанет
12 ноября в Йошкар-Оле появились первые абоненты нового оператора высокоскоростного интернета и кабельного ТВ – компании «Уфанет».
«Уфанет» работает в Йошкар-Оле с октября. Провайдер уже успел привлечь внимание жителей не только яркой рекламой, но и запоминающимися социальными акциями. Марий Эл – шестой регион на «карте» провайдера. Компания с 20-летней историей работы сейчас обеспечивает связью жителей Башкирии, Татарстана, Оренбургской и Нижегородской областей, а также Подмосковья (под брендом «ВЛ-Телеком») – всего более, чем 190 населенных пунктов России.
Фотонный интернет – это современная технология подключения к интернету и телевидению. Услуги «доставляются» до абонента по скоростному оптоволокну – в квартиру заводится тонкий кабель, а в прихожей устанавливается небольшое абонентское оборудование («абонентский терминал»). Это позволяет не зависеть от состояния «общего» подъездного оборудования, а также обеспечивает стабильную скорость интернета – до 800 Мбит/с – по разумной цене. Для жителей также доступны более 180 каналов кабельного телевидения и телевидение «Ufanet TV» для смартфонов, планшетов и телевизоров.
Своим первым абонентам «Уфанет», по традиции, подарил яркие и заряжающие энергией памятные сувениры. Сейчас компания продолжает подключать район Сомбатхей. В пользование абоненту при необходимости предоставляется современный Wi-Fi роутер*, а само подключение при внесении 1 абонентской платы по выбранному тарифу стоит 0 руб.**
Заявку на подключение можно оставить на официальном сайте, в группе ВКонтакте, по тел. (8362) 22-40-05.
Мы все ближе к квантовому Интернету. Но что это такое?
Еще в феврале 2020 года ученые из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Чикагского университета обнаружили, что они достигли квантовой запутанности — в которой поведение пары двух крошечных частиц становится связанным, так что их состояния идентичны – это произошло в 83,7 километровой сети с квантовыми петлями в пригороде Чикаго.
Вам может быть интересно, о чем весь этот шум, если вы не ученый, знакомый с квантовой механикой — то есть с поведением материи и энергии в наименьшем масштабе реальности, который особенно отличается от мира, который мы можем видеть вокруг нас.
Подвиг исследователей может стать важным шагом в разработке новой, гораздо более мощной версии Интернета в ближайшие несколько десятилетий. Вместо битов, которые использует современная сеть, которые могут выражаться только значениями 0 или 1, будущий квантовый Интернет будет использовать кубиты квантовой информации, которые могут принимать бесконечное число значений. (Кубит — это единица информации для квантового компьютера).
Это дало бы квантовому интернету большую пропускную способность, что позволит подключать сверхмощные квантовые компьютеры и другие устройства и запускать приложения, которые просто невозможны с имеющимся у нас Интернетом.
«Квантовый Интернет станет платформой квантовой экосистемы, в которой компьютеры, сети и датчики обмениваются информацией принципиально новым образом, в котором зондирование, общение и вычисления в буквальном смысле работают вместе как одно целое», — объясняет Дэвид Аушалом, профессор спинтроники и квантовой информации в Школе молекулярной инженерии Притцкера в Чикагском университете и старший научный сотрудник в Аргонне, который руководил проектом квантовой петли.
Что такое квантовый интернет?
Так зачем нам он и что он делает? Для начала, квантовый интернет не является заменой обычного интернета, который у нас сейчас есть. Скорее это дополнение к нему. Он мог бы позаботиться о некоторых проблемах, которые мешают нынешнему интернету. Например, квантовый интернет обеспечит большую защиту от хакеров и киберпреступников. Прямо сейчас, если Алиса в Нью-Йорке отправляет сообщение Бобу в Калифорнии через Интернет, это сообщение проходит более или менее по прямой линии от одного побережья к другому. Попутно сигналы, которые передают сообщение, ухудшаются; повторители читают сигналы, усиливают и исправляют ошибки. Но этот процесс позволяет хакерам «взломать» и перехватить сообщение.
У квантовых сообщений нет этой проблемы. Квантовые сети используют частицы легких фотонов для отправки сообщений, которые не подвержены кибератакам. По словам Рэя Ньюэлла, исследователя из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, вместо того, чтобы шифровать сообщение с использованием математической сложности, мы будем полагаться на особые правила квантовой физики. С квантовой информацией, «вы не можете скопировать или разделить ее, и вы даже не можете посмотреть на нее, не изменив ее». Фактически, просто попытка перехватить сообщение уничтожает сообщение, как отмечает журнал Wired. Это позволило бы сделать все намного более безопасным, чем доступно сегодня.
«Самый простой способ понять концепцию квантового интернета — это концепция квантовой телепортации», — говорит Сумит Хатри, исследователь из Университета штата Луизиана в Батон-Руж. Он и его коллеги написали статью о возможности космического квантового интернета, в котором спутники будут непрерывно транслировать запутанные фотоны на поверхность Земли, как описано в статье «Обзор технологий».
«Квантовая телепортация не похожа на то, что может придумать ум не-ученого с точки зрения того, что они видят в научно-фантастических фильмах», — говорит Хатри. «В квантовой телепортации два человека, которые хотят общаться, совместно используют пару квантовых частиц, которые запутаны. Затем, посредством последовательности операций, отправитель может отправить любую квантовую информацию получателю (хотя это не может быть сделано быстрее, чем со скоростью света). Эта совокупность общего запутывания между парами людей во всем мире, по сути, составляет квантовый Интернет. Главный вопрос исследования заключается в том, как лучше всего распределить эти запутанные пары среди людей, распределенных по всему миру».
Как только это можно будет сделать в больших масштабах, квантовый Интернет станет настолько удивительно быстрым, что удаленные часы будут синхронизированы примерно в тысячу раз точнее, чем лучшие атомные часы, доступные сегодня, как пишет журнал Cosmos. Это сделало бы GPS-навигацию намного более точной, чем сегодня, и отобразило бы гравитационное поле Земли так подробно, чтобы ученые могли заметить пульсацию гравитационных волн. Это также могло бы позволить телепортировать фотоны из отдаленных телескопов видимого света по всей Земле и связать их в гигантскую виртуальную обсерваторию.
«Вы могли потенциально видеть планеты вокруг других звезд», — говорит Николас Питерс, руководитель группы квантовой информационной науки в Национальной лаборатории Ок-Риджа.
Проблемы построения квантового интернета.
Но прежде чем что-либо из этого может произойти, исследователи должны выяснить, как построить квантовый Интернет, и, учитывая странные особенности квантовой механики, это будет непросто. «В классическом мире вы можете кодировать информацию и сохранять ее, и она не разрушается», — говорит Питерс. «В квантовом мире вы кодируете информацию, и она начинает распадаться практически сразу».
Другая проблема состоит в том, что, поскольку количество энергии, которая соответствует квантовой информации, действительно мало, трудно удержать ее от взаимодействия с внешним миром. Сегодня «во многих случаях квантовые системы работают только при очень низких температурах», говорит Ньюэлл. «Другая альтернатива — работать в вакууме».
Ньюэлл говорит, что для создания квантовой интернет-функции нам понадобятся виды аппаратного обеспечения, которое еще не разработано. Поэтому сложно сказать, когда именно будет запущен квантовый интернет, хотя некоторые ученые предполагают, что это может произойти уже в 2030 году.