Кванттық интернет: цифрлық байланыстағы келесі революция

• автор:
• Автордың аты-жөні

  Кванттық болжау
• Шілде 19, 2022

Түсінікті қорытынды

Интернет қоғамды өзгерткенімен, ол кванттық интернетке зерттеу жүргізе отырып, қауіпсіздіктің осалдығына тап болады. Кванттық жүйелер кубиттерді пайдаланады, олар ақпаратты түбегейлі басқа жолмен өңдеуге мүмкіндік береді, бірегей қиындықтар мен мүмкіндіктерді ұсынады. Кванттық күйлерді тұрақтандырудағы соңғы жетістіктер кванттық шифрлау үшін есіктерді ашады, кеңейтілген деректер қауіпсіздігін, деректерді жылдам тасымалдауды және салалардағы трансформациялық әсерлерді болжайды.

Кванттық интернет контекст

Интернет заманауи қоғамда төңкеріс жасағанымен, ол цифрлық экожүйелер мен маңызды қоғамдық инфрақұрылымға қауіп төндіретін қауіпсіздік осалдығына толы болып қала береді. Осы әлсіздіктерді жою үшін зерттеушілер қазір кванттық Интернет ұсынатын мүмкіндіктерді зерттеп жатыр, бұл бұрын болжанғаннан тезірек шындыққа айналуы мүмкін.

Дәстүрлі компьютерлік жүйелер 0 немесе 1 бір мәні бар биттерге (немесе екілік сандарға) сәйкес нұсқауларды орындайды. Биттер сонымен қатар компьютерлер пайдаланатын ең кіші деректер бірлігі болып табылады. Кванттық жүйелер дәстүрлі компьютерлерге ұқсас биттерді өңдеу, сонымен қатар 0 және 1-ді бір уақытта өңдеуге мүмкіндік беретін кубиттерді пайдалану арқылы нұсқауларды орындауды келесі деңгейге көтерді. Бұл кубиттер нәзік кванттық күйлерде болады, оларды тұрақты түрде ұстау қиын болды және кванттық компьютерді зерттеушілерге қиындық тудырады. 

Дегенмен, 2021 жылы жапондық Toshiba конгломератының зерттеушілері шуды болдырмайтын толқындарды талшықты-оптикалық желілерге жіберу арқылы 600 шақырымнан астам талшықты-оптикалық кабельдер ішіндегі ортаны тұрақтандыруға мүмкіндік алды. Қытайда зерттеушілер 4,600 шақырымды құрайтын ғарыш пен жер арасындағы біріктірілген кванттық байланыс желісін дамытудың спутниктік әдісін әзірлеуде, бұл осы түрдегі ең үлкен.

Бұл әзірлемелер кванттық интернетте кванттық шифрлау үшін есік ашты. Тиісінше, кванттық кілттердің таралуына (QKD) қатысты физика заңдары оларды бұзу мүмкін емес етеді, өйткені олармен кез келген әрекеттесу тартылған бөлшектердің шатастырылған күйлерін өзгертіп, жүйеге олармен біреудің әрекеттесуі туралы ескертеді. Үш жақты шиеленіс те сәтті көрсетілді, бұл үш пайдаланушыға жақын желіде құпия ақпаратты бөлісуге мүмкіндік береді.

Деструктивті әсер 

Кванттық байланыс үкіметтер мен ұйымдар үшін ең маңызды деректерді қорғауға уәде береді. Ұлттық қауіпсіздікте бұл таптырмас құралға айналады, өйткені құпия ақпарат, әскери байланыс және маңызды инфрақұрылымдық деректер киберқауіптерден қауіпсіз болып қалуын қамтамасыз етеді. Бұл күшейтілген қауіпсіздік деңгейі дәстүрлі криптографиялық жүйелерді бұзатын кванттық компьютерлердің ықтимал шабуылдарынан қорғауды ұсынады.

Сонымен қатар, кванттық интернет ұзақ қашықтыққа деректердің үлкен көлемін тасымалдауды жеңілдетеді, бұл желіні өңдеу жылдамдығын экспоненциалды жақсартуға мүмкіндік береді. Қаржы секторында жоғары жиілікті сауда және нақты уақыттағы нарықты талдау трейдерлерге секундтық шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, астрономдар бүкіл әлем бойынша телескоптардан нақты уақыттағы деректерді ала алады, бұл ғарышты тереңірек түсінуге әкеледі, ал бөлшектердің физиктері бөлшектердің үдеткіштері арқылы жасалған массивті деректер жиынтығын кідіріссіз талдай алады, бұл ғылыми жаңалықтардың қарқынын жылдамдатады.

Дегенмен, кванттық құрылғылар мен желілер тудыратын ықтимал қауіпсіздік мәселелерін де ескеру қажет. Кванттық компьютерлер өздерінің теңдессіз өңдеу жылдамдығымен және есептеу қуатымен бүгінгі цифрлық әлемнің қауіпсіздігін қамтамасыз ететін дәстүрлі криптографиялық жүйелерді бұзу мүмкіндігіне ие. Мұны шешу үшін үкіметтерге, ұйымдарға және бизнеске пост кванттық криптографияға инвестиция салу қажет болуы мүмкін. Кванттық қауіпсіз шифрлауға көшу қарапайым тапсырма емес, өйткені ол бүкіл цифрлық инфрақұрылымды жаңартуды қамтиды.

Байланыс саласындағы кванттық өңдеудің салдары 

Кванттық интернеттің кеңінен қол жетімді болуының кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін:

• Елеулі қаржы ресурстары мен стратегиялық жоспарлауды қажет ететін кванттық желілер мен технологияларды дамытуға және қолдауға  айтарлықтай инвестиция салатын үкіметтер мен бизнес.
• Елдер өздерінің кванттық интернет-инфрақұрылымын қорғауға ұмтылған сайын геосаяси ландшафт өзгереді, бұл кванттық технология кеңістігінде халықаралық бәсекелестік пен ынтымақтастықтың артуына алып келеді.
• Жеке адамдар мен ұйымдар құпия алмасуға мүмкіндік беретін жоғары қауіпсіз және жеке байланыс құралдарына қол жеткізеді, сонымен қатар мұндай технологияны заңсыз мақсаттарда теріс пайдалану мүмкіндігіне қатысты алаңдаушылық тудырады.
• Денсаулық сақтау саласы медициналық зерттеулерде, дәрі-дәрмектерді табуда және жеке медицинада жетістіктерге ие.
• Кванттық технологиямен байланысты салалардағы жаңа жұмыс мүмкіндіктері, кванттық есептеулер, криптография және желі қауіпсіздігі саласындағы білікті мамандарға сұранысты арттырады.
• Энергия үнемдейтін кванттық технологияларды дамытуды талап ететін электр энергиясын тұтынуға әсер ететін кванттық құрылғылар мен желілердің энергетикалық қажеттіліктері.
• Жаһандық қосылған кванттық Интернетте үйлесімділік пен қауіпсіздікті қамтамасыз ететін кванттық зерттеулер мен стандарттар бойынша халықаралық ынтымақтастықты арттыру.

Қарастырылатын сұрақтар

• Кванттық интернет пен жеке кванттық байланыс желілері жұртшылыққа тағы қандай пайда әкеледі деп ойлайсыз? Әлде жеке өнеркәсіп пе?
• Классикалық, бит негізіндегі есептеулер кванттық технологиялар оны алмастырғанымен де өмір сүретініне сенесіз бе? Немесе екі есептеу әдісі күшті және әлсіз жақтарына байланысты тепе-теңдікте бола ма?