Kvantinis internetas: kita skaitmeninės komunikacijos revoliucija

VAIZDO KREDITAS:
Paveikslėlio kredito
iStock

Kvantinis internetas: kita skaitmeninės komunikacijos revoliucija

Kvantinis internetas: kita skaitmeninės komunikacijos revoliucija

Paantraštės tekstas
Tyrėjai tiria būdus, kaip panaudoti kvantinę fiziką, kad sukurtų neįveikiamus interneto tinklus ir plačiajuostį ryšį.
    • Autorius:
    • autoriaus vardas
      Quantumrun Foresight
    • Liepa 19, 2022

    Įžvalgos santrauka

    Nors internetas pakeitė visuomenę, jis susiduria su saugumo pažeidžiamumu, skatinančiu kvantinio interneto tyrimus. Kvantinėse sistemose naudojami kubitai, leidžiantys iš esmės kitaip apdoroti informaciją, pateikdami unikalius iššūkius ir galimybes. Naujausi kvantinių būsenų stabilizavimo proveržiai atveria duris kvantiniam šifravimui, žada geresnį duomenų saugumą, greitesnį duomenų perdavimą ir transformuojančią įtaką visose pramonės šakose.

    Kvantinis interneto kontekstas

    Nors internetas padarė perversmą šiuolaikinėje visuomenėje, jame vis dar gausu saugumo spragų, kurios kelia pavojų skaitmeninėms ekosistemoms ir svarbiai viešajai infrastruktūrai. Siekdami pašalinti šiuos trūkumus, mokslininkai dabar tiria kvantinio interneto teikiamas galimybes, kurios gali tapti realybe anksčiau nei buvo prognozuota.

    Tradicinės kompiuterių sistemos vykdo komandas pagal bitus (arba dvejetainius skaitmenis), kurių viena reikšmė yra 0 arba 1. Bitai taip pat yra mažiausias įmanomas kompiuterių naudojamas duomenų vienetas. Kvantinės sistemos perkėlė instrukcijų vykdymą į kitą lygį, apdorodamos bitus, panašius į tradicinius kompiuterius, bet taip pat panaudodamos kubitus, kurie leidžia apdoroti 0 ir 1 vienu metu. Šie kubitai egzistuoja trapiose kvantinėse būsenose, kurias buvo sunku išlaikyti stabilioje formoje ir kurios kelia iššūkį kvantinių kompiuterių tyrinėtojams. 

    Tačiau 2021 m. Japonijos konglomerato „Toshiba“ tyrėjai sugebėjo stabilizuoti aplinką šviesolaidinių kabelių viduje daugiau nei 600 kilometrų atstumu, siųsdami šviesolaidinėmis linijomis triukšmą slopinančias bangas. Kinijoje mokslininkai kuria palydovinį metodą, skirtą sukurti integruotą kosmoso ir žemės kvantinio ryšio tinklą, apimantį 4,600 kilometrų – didžiausią tokio pobūdžio.

    Šie pokyčiai atvėrė duris kvantiniam šifravimui kvantiniame internete. Atitinkamai, dėl fizikos dėsnių, susijusių su kvantinio rakto paskirstymu (QKD), jų neįmanoma nulaužti, nes bet kokia sąveika su jais pakeistų dalyvaujančių dalelių įsipainiojusias būsenas, įspėdama sistemą, kad kažkas su jomis sąveikavo. Taip pat sėkmingai įrodytas trijų krypčių įsipainiojimas, leidžiantis trims vartotojams dalytis slapta informacija artimame tinkle.

    Trikdantis poveikis 

    Kvantinė komunikacija žada apsaugoti vyriausybėms ir organizacijoms svarbiausius duomenis. Nacionalinio saugumo srityje tai tampa nepakeičiama priemone, nes užtikrina įslaptintos informacijos, karinių ryšių ir ypatingos svarbos infrastruktūros duomenų apsaugą nuo kibernetinių grėsmių. Šis padidintas saugumo lygis apsaugo nuo galimų kvantinių kompiuterių atakų, galinčių pakenkti tradicinėms kriptografinėms sistemoms.

    Be to, kvantinis internetas gali palengvinti didžiulio duomenų kiekio perdavimą dideliais atstumais, žadėdamas eksponentiškai pagerinti tinklo apdorojimo greitį. Finansų sektoriuje aukšto dažnio prekyba ir rinkos analizė realiuoju laiku gali padėti prekybininkams priimti sprendimus per sekundės dalį. Tuo tarpu astronomai gali gauti realaus laiko duomenis iš teleskopų visame pasaulyje, todėl gali giliau suprasti kosmosą, o dalelių fizikai gali nedelsdami analizuoti didžiulius duomenų rinkinius, kuriuos generuoja dalelių greitintuvai, pagreitindami mokslinių atradimų tempą.

    Tačiau taip pat reikia atsižvelgti į galimus saugumo iššūkius, kuriuos kelia kvantiniai įrenginiai ir tinklai. Kvantiniai kompiuteriai, turintys neprilygstamą apdorojimo greitį ir skaičiavimo galią, turi galimybę nulaužti tradicines kriptografines sistemas, kurios yra šiuolaikinio skaitmeninio pasaulio saugumo pagrindas. Kad tai išspręstų, vyriausybėms, organizacijoms ir įmonėms gali tekti investuoti į postkvantinę kriptografiją. Perėjimas prie kvantinio saugaus šifravimo nėra paprasta užduotis, nes reikia atnaujinti visą skaitmeninę infrastruktūrą.

    Kvantinio apdorojimo pasekmės ryšių pramonėje 

    Platesni kvantinio interneto padariniai gali būti tokie:

    • Vyriausybės ir įmonės, daug investuojančios į kvantinių tinklų ir technologijų kūrimą ir priežiūrą, kuriems reikia didelių finansinių išteklių ir strateginio planavimo.
    • Geopolitinis kraštovaizdis keičiasi, kai šalys stengiasi apsaugoti savo kvantinę interneto infrastruktūrą, todėl didėja tarptautinė konkurencija ir bendradarbiavimas kvantinių technologijų erdvėje.
    • Asmenys ir organizacijos, gaunantys prieigą prie itin saugių ir privačių komunikacijos priemonių, leidžiančių konfidencialiai keistis informacija, tačiau taip pat kelia susirūpinimą dėl galimo piktnaudžiavimo tokia technologija neteisėtais tikslais.
    • Sveikatos priežiūros pramonė patiria pažangą medicinos tyrimų, vaistų atradimo ir individualizuotos medicinos srityse.
    • Naujos darbo galimybės su kvantinėmis technologijomis susijusiose srityse, skatinančios kvalifikuotų kvantinio skaičiavimo, kriptografijos ir tinklo saugumo specialistų poreikį.
    • Kvantinių prietaisų ir tinklų energijos poreikiai, turintys įtakos elektros energijos suvartojimui, reikalaujantys kurti energiją taupančias kvantines technologijas.
    • Didesnis tarptautinis bendradarbiavimas kvantinių tyrimų ir standartų srityje, užtikrinantis suderinamumą ir saugumą visame pasaulyje sujungtame kvantiniame internete.

    Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

    • Kaip kitaip, jūsų manymu, kvantinis internetas ir privatūs kvantinio ryšio tinklai bus naudingi visuomenei? Arba privati ​​pramonė?
    • Ar manote, kad klasikinis bitais pagrįstas skaičiavimas ir toliau egzistuos, net jei kvantinės technologijos jį pakeis? O gal abu skaičiavimo metodai egzistuos pusiausvyroje, atsižvelgiant į jų stipriąsias ir silpnąsias puses?