Kvanteinternet: Den næste revolution inden for digital kommunikation

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• Juli 19, 2022

Oversigt over indsigt

Mens internettet har transformeret samfundet, står det over for sikkerhedssårbarheder, hvilket driver forskning i kvanteinternettet. Kvantesystemer anvender qubits, som muliggør behandling af information på en fundamentalt anderledes måde, hvilket giver unikke udfordringer og muligheder. Nylige gennembrud inden for stabilisering af kvantetilstande åbner døre for kvantekryptering og lover forbedret datasikkerhed, hurtigere dataoverførsel og transformative virkninger på tværs af industrier.

Kvante internetkontekst

Mens internettet har revolutioneret det moderne samfund, er det stadig fyldt med sikkerhedssårbarheder, der bringer digitale økosystemer og kritisk offentlig infrastruktur i fare. For at imødegå disse svagheder undersøger forskere nu mulighederne ved et kvanteinternet, som kan blive en realitet hurtigere end tidligere forudsagt.

Traditionelle computersystemer udfører instruktioner i henhold til bits (eller binære cifre) med en enkelt værdi på 0 eller 1. Bits er også den mindst mulige dataenhed, der bruges af computere. Kvantesystemer har taget instruktionsudførelsen til det næste niveau ved at behandle bits, der ligner traditionelle computere, men også ved at udnytte qubits, som gør det muligt at behandle 0'er og 1'ere samtidigt. Disse qubits eksisterer i skrøbelige kvantetilstande, som har været svære at holde i en stabil form og udgør en udfordring for kvantecomputerforskere. 

Men i 2021 var forskere ved det japanske konglomerat Toshiba i stand til at stabilisere miljøet inde i fiberoptiske kabler over 600 kilometer ved at sende støjreducerende bølger ned ad de fiberoptiske linjer. I Kina er forskere ved at udvikle en satellitbaseret metode til at udvikle et integreret rum-til-jord kvantekommunikationsnetværk, der strækker sig over 4,600 kilometer – det største af sin slags.

Denne udvikling har åbnet døren for kvantebaseret kryptering på et kvanteinternet. Følgelig gør fysikkens love involveret med Quantum Key Distribution (QKD) dem umulige at hacke, da enhver interaktion med dem ville ændre de indviklede tilstande af de involverede partikler og advare systemet om, at nogen havde interageret med dem. Tre-vejs sammenfiltring er også blevet demonstreret med succes, hvilket giver tre brugere mulighed for at dele hemmelige oplysninger i et tæt netværk.

Forstyrrende påvirkning 

Kvantekommunikation har løftet om at beskytte de mest kritiske data for regeringer og organisationer. I national sikkerhed bliver dette et uundværligt værktøj, da det sikrer, at klassificeret information, militær kommunikation og kritiske infrastrukturdata forbliver sikre mod cybertrusler. Dette øgede sikkerhedsniveau tilbyder et skjold mod potentielle angreb fra kvantecomputere, der kan kompromittere traditionelle kryptografiske systemer.

Desuden kan kvanteinternet lette overførslen af ​​enorme mængder data over lange afstande, hvilket lover eksponentielle forbedringer i netværksbehandlingshastigheder. I finanssektoren kan højfrekvent handel og markedsanalyse i realtid gøre det muligt for handlende at træffe beslutninger på et splitsekund. I mellemtiden kan astronomer modtage realtidsdata fra teleskoper verden over, hvilket fører til en dybere forståelse af kosmos, mens partikelfysikere kan analysere massive datasæt genereret af partikelacceleratorer uden forsinkelse, hvilket accelererer tempoet i den videnskabelige opdagelse.

Man skal dog også overveje de potentielle sikkerhedsudfordringer, som kvanteenheder og netværk udgør. Kvantecomputere har med deres uovertrufne behandlingshastigheder og regnekraft evnen til at knække traditionelle kryptografiske systemer, der understøtter sikkerheden i nutidens digitale verden. For at løse dette kan regeringer, organisationer og virksomheder være nødt til at investere i post-kvantekryptering. Overgangen til kvantesikker kryptering er ikke en enkel opgave, da det involverer opdatering af hele den digitale infrastruktur.

Implikationer af kvantebehandling inden for kommunikationsindustrien 

Bredere implikationer af, at et kvanteinternet bliver bredt tilgængeligt, kan omfatte:

• Regeringer og virksomheder, der investerer væsentligt i udvikling og vedligeholdelse af kvantenetværk og -teknologier, hvilket kræver betydelige økonomiske ressourcer og strategisk planlægning.
• Det geopolitiske landskab skifter, efterhånden som nationer stræber efter at sikre deres egen kvanteinternetinfrastruktur, hvilket fører til øget international konkurrence og samarbejde inden for kvanteteknologiområdet.
• Individer og organisationer, der får adgang til meget sikre og private kommunikationsværktøjer, som muliggør fortrolige udvekslinger, men giver også anledning til bekymring om potentielt misbrug af sådan teknologi til ulovlige formål.
• Sundhedsindustrien oplever fremskridt inden for medicinsk forskning, lægemiddelopdagelse og personlig medicin.
• Nye jobmuligheder inden for kvanteteknologi-relaterede felter, der driver efterspørgslen efter dygtige fagfolk inden for kvantecomputere, kryptografi og netværkssikkerhed.
• Energikravene til kvanteenheder og -netværk påvirker elforbruget, hvilket kræver udvikling af energieffektive kvanteteknologier.
• Øget internationalt samarbejde om kvanteforskning og standarder, der sikrer kompatibilitet og sikkerhed i et globalt forbundet kvanteinternet.

Spørgsmål at overveje

• Hvordan tror du ellers, at kvanteinternettet og private kvantekommunikationsnetværk vil gavne offentligheden? Eller privat industri?
• Tror du, at klassisk, bit-baseret databehandling vil fortsætte med at eksistere, selvom kvantebaserede teknologier afløser det? Eller vil de to beregningsmetoder eksistere i ligevægt afhængigt af deres styrker og svagheder?