Kvantový internet: Další revoluce v digitální komunikaci

• Autor:
• jméno autora

  Quantumrun Foresight
• Července 19, 2022

Shrnutí statistik

I když internet proměnil společnost, čelí bezpečnostním zranitelnostem, což vede k výzkumu kvantového internetu. Kvantové systémy využívají qubity, které umožňují zpracování informací zásadně odlišným způsobem, což představuje jedinečné výzvy a příležitosti. Nedávné průlomy ve stabilizaci kvantových stavů otevírají dveře pro kvantové šifrování, slibují lepší zabezpečení dat, rychlejší přenos dat a transformační dopady napříč průmyslovými odvětvími.

Kvantový internetový kontext

Přestože internet způsobil revoluci v moderní společnosti, stále je plný bezpečnostních zranitelností, které ohrožují digitální ekosystémy a kritickou veřejnou infrastrukturu. Aby se vyřešili tyto slabiny, výzkumníci nyní zkoumají možnosti, které nabízí kvantový internet, který se může stát realitou dříve, než se dříve předpovídalo.

Tradiční počítačové systémy provádějí instrukce podle bitů (nebo binárních číslic) s jedinou hodnotou 0 nebo 1. Bity jsou také nejmenší možnou datovou jednotkou používanou počítači. Kvantové systémy posunuly provádění instrukcí na další úroveň zpracováním bitů podobným tradičním počítačům, ale také využitím qubitů, které mu umožňují zpracovávat 0s a 1s současně. Tyto qubity existují v křehkých kvantových stavech, které bylo obtížné udržet ve stabilní formě a představují výzvu pro výzkumníky kvantových počítačů. 

V roce 2021 však vědci z japonského konglomerátu Toshiba dokázali stabilizovat prostředí uvnitř optických kabelů na více než 600 kilometrů vysíláním vln potlačujících šum po optických vedeních. V Číně výzkumníci vyvíjejí družicovou metodu pro vývoj integrované kvantové komunikační sítě mezi vesmírem a zemí o délce 4,600 XNUMX kilometrů – největší svého druhu.

Tento vývoj otevřel dveře pro kvantové šifrování v kvantovém internetu. V souladu s tím fyzikální zákony spojené s Quantum Key Distribution (QKD) znemožňují jejich hackování, protože jakákoli interakce s nimi by změnila zapletené stavy zúčastněných částic a upozornila systém, že s nimi někdo interagoval. Úspěšně bylo také demonstrováno třícestné zapletení, které umožňuje třem uživatelům sdílet tajné informace v úzké síti.

Rušivý dopad 

Kvantová komunikace je příslibem ochrany nejdůležitějších dat pro vlády a organizace. V národní bezpečnosti se to stává nepostradatelným nástrojem, protože zajišťuje, že utajované informace, vojenská komunikace a data kritické infrastruktury zůstanou v bezpečí před kybernetickými hrozbami. Tato zvýšená úroveň zabezpečení nabízí štít proti potenciálním útokům z kvantových počítačů, které by mohly ohrozit tradiční kryptografické systémy.

Kromě toho může kvantový internet usnadnit přenos obrovského množství dat na dlouhé vzdálenosti, což slibuje exponenciální zlepšení rychlosti zpracování sítě. Ve finančním sektoru může vysokofrekvenční obchodování a analýza trhu v reálném čase umožnit obchodníkům činit rozhodnutí ve zlomku sekundy. Mezitím mohou astronomové přijímat data z dalekohledů po celém světě v reálném čase, což vede k hlubšímu pochopení vesmíru, zatímco částicoví fyzici mohou bez prodlení analyzovat masivní soubory dat generované urychlovači částic, což urychluje tempo vědeckého objevování.

Je však třeba také zvážit potenciální bezpečnostní výzvy, které představují kvantová zařízení a sítě. Kvantové počítače se svými bezkonkurenčními rychlostmi zpracování a výpočetním výkonem mají schopnost prolomit tradiční kryptografické systémy, které jsou základem bezpečnosti dnešního digitálního světa. K vyřešení tohoto problému mohou vlády, organizace a podniky muset investovat do postkvantové kryptografie. Přechod na kvantově bezpečné šifrování není jednoduchý úkol, protože zahrnuje aktualizaci celé digitální infrastruktury.

Důsledky kvantového zpracování v komunikačním průmyslu 

Širší důsledky toho, že se kvantový internet stane široce dostupným, může zahrnovat:

• Vlády a podniky výrazně investují do rozvoje a údržby kvantových sítí a technologií, což vyžaduje značné finanční zdroje a strategické plánování.
• Geopolitická krajina se mění s tím, jak se národy snaží zabezpečit svou vlastní kvantovou internetovou infrastrukturu, což vede ke zvýšené mezinárodní konkurenci a spolupráci v prostoru kvantových technologií.
• Jednotlivci a organizace získávají přístup k vysoce bezpečným a soukromým komunikačním nástrojům, které umožňují důvěrnou výměnu informací, ale také vyvolávají obavy z možného zneužití takové technologie k nezákonným účelům.
• Zdravotnický průmysl zažívá pokroky v lékařském výzkumu, objevování léků a personalizované medicíně.
• Nové pracovní příležitosti v oblastech souvisejících s kvantovými technologiemi, zvyšující poptávku po kvalifikovaných profesionálech v oblasti kvantové výpočetní techniky, kryptografie a zabezpečení sítí.
• Energetické požadavky kvantových zařízení a sítí ovlivňující spotřebu elektřiny vyžadující vývoj energeticky účinných kvantových technologií.
• Zvýšená mezinárodní spolupráce v oblasti kvantového výzkumu a standardů zajišťujících kompatibilitu a bezpečnost v globálně propojeném kvantovém internetu.

Otázky k zamyšlení

• Jak jinak podle vás bude kvantový internet a soukromé kvantové komunikační sítě přínosem pro veřejnost? Nebo soukromý průmysl?
• Věříte, že klasické bitové výpočty budou nadále existovat, i když je nahradí kvantové technologie? Nebo budou tyto dvě výpočetní metody existovat v rovnováze v závislosti na jejich silných a slabých stránkách?