Квантов интернет: Следващата революция в цифровата комуникация

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Юли 19, 2022

Резюме на прозрението

Въпреки че интернет трансформира обществото, той е изправен пред уязвимости в сигурността, което води до изследвания в областта на квантовия интернет. Квантовите системи използват кубити, които позволяват обработката на информация по фундаментално различен начин, представяйки уникални предизвикателства и възможности. Скорошни пробиви в стабилизирането на квантовите състояния отварят врати за квантовото криптиране, обещавайки подобрена сигурност на данните, по-бърз трансфер на данни и трансформиращи въздействия в индустриите.

Квантов интернет контекст

Докато Интернет революционизира съвременното общество, той остава пълен с уязвимости в сигурността, които застрашават цифровите екосистеми и критичната обществена инфраструктура. За да се справят с тези слабости, изследователите сега проучват възможностите, предлагани от квантовия интернет, който може да стане реалност по-рано от прогнозираното преди.

Традиционните компютърни системи изпълняват инструкции според битове (или двоични цифри) с една стойност 0 или 1. Битовете също са най-малката възможна единица данни, използвана от компютрите. Квантовите системи издигнаха изпълнението на инструкции на следващото ниво, като обработват битове, подобно на традиционните компютри, но също така използват кубити, които му позволяват да обработва 0s и 1s едновременно. Тези кубити съществуват в крехки квантови състояния, които са трудни за поддържане в стабилна форма и представляват предизвикателство за изследователите на квантовите компютри. 

Въпреки това през 2021 г. изследователи от японския конгломерат Toshiba успяха да стабилизират околната среда във фиброоптични кабели над 600 километра, като изпратиха шумопотискащи вълни надолу по оптичните линии. В Китай изследователи разработват сателитен метод за разработване на интегрирана квантова комуникационна мрежа космос-земя, обхващаща 4,600 километра - най-голямата по рода си.

Тези разработки отвориха вратата за квантово базирано криптиране в квантов интернет. Съответно, законите на физиката, свързани с разпределението на квантовия ключ (QKD), ги правят невъзможни за хакване, тъй като всяко взаимодействие с тях би променило заплетените състояния на участващите частици, предупреждавайки системата, че някой е взаимодействал с тях. Трипосочното заплитане също е демонстрирано успешно, което позволява на трима потребители да споделят секретна информация в тясна мрежа.

Разрушително въздействие 

Квантовата комуникация обещава да защити най-критичните данни за правителствата и организациите. В националната сигурност това се превръща в незаменим инструмент, тъй като гарантира, че класифицираната информация, военните комуникации и данните от критичната инфраструктура остават в безопасност от киберзаплахи. Това повишено ниво на сигурност предлага щит срещу потенциални атаки от квантови компютри, които биха могли да компрометират традиционните криптографски системи.

Освен това квантовият интернет може да улесни прехвърлянето на огромни количества данни на дълги разстояния, обещавайки експоненциални подобрения в скоростите на мрежова обработка. Във финансовия сектор високочестотната търговия и анализът на пазара в реално време могат да позволят на търговците да вземат решения за части от секундата. Междувременно астрономите могат да получават данни в реално време от телескопи по целия свят, което води до по-задълбочено разбиране на космоса, докато физиците на частиците могат да анализират масивни набори от данни, генерирани от ускорители на частици, без забавяне, ускорявайки темпото на научните открития.

Трябва обаче да се вземат предвид и потенциалните предизвикателства пред сигурността, породени от квантовите устройства и мрежи. Квантовите компютри, със своите несравними скорости на обработка и изчислителна мощност, имат способността да разбият традиционните криптографски системи, които са в основата на сигурността на днешния дигитален свят. За да се справят с това, правителствата, организациите и фирмите може да се наложи да инвестират в постквантова криптография. Преминаването към квантово безопасно криптиране не е лесна задача, тъй като включва актуализиране на цялата цифрова инфраструктура.

Последици от квантовата обработка в комуникационната индустрия 

По-широките последици от това, че квантовият интернет става широко достъпен, могат да включват:

• Правителства и фирми, инвестиращи значително в разработването и поддръжката на квантови мрежи и технологии, изискващи значителни финансови ресурси и стратегическо планиране.
• Геополитическият пейзаж се променя, докато нациите се стремят да осигурят своя собствена квантова интернет инфраструктура, което води до повишена международна конкуренция и сътрудничество в пространството на квантовите технологии.
• Лица и организации, които получават достъп до изключително защитени и лични комуникационни инструменти, позволяващи поверителен обмен, но също така пораждащи опасения относно потенциалната злоупотреба с такава технология за незаконни цели.
• Здравната индустрия преживява напредък в медицинските изследвания, откриването на лекарства и персонализираната медицина.
• Нови възможности за работа в области, свързани с квантовата технология, стимулиращи търсенето на квалифицирани професионалисти в областта на квантовите изчисления, криптографията и мрежовата сигурност.
• Енергийните изисквания на квантовите устройства и мрежи, влияещи върху потреблението на електроенергия, изискващи разработването на енергийно ефективни квантови технологии.
• Засилено международно сътрудничество за квантови изследвания и стандарти, гарантиращи съвместимост и сигурност в глобално свързан квантов интернет.

Въпроси за разглеждане

• Как иначе мислите, че квантовият интернет и частните квантови комуникационни мрежи ще бъдат от полза за обществото? Или частна индустрия?
• Вярвате ли, че класическите битови компютри ще продължат да съществуват, дори когато квантово базираните технологии ги изместят? Или двата изчислителни метода ще съществуват в равновесие в зависимост от техните силни и слаби страни?