Kvanteinternett: Den neste revolusjonen innen digital kommunikasjon

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Juli 19, 2022

Oppsummering av innsikt

Mens internett har forvandlet samfunnet, står det overfor sikkerhetssårbarheter, noe som driver forskning på kvanteinternett. Kvantesystemer bruker qubits, som muliggjør behandling av informasjon på en fundamentalt annen måte, og byr på unike utfordringer og muligheter. Nylige gjennombrudd innen stabilisering av kvantetilstander åpner dører for kvantekryptering, og lover forbedret datasikkerhet, raskere dataoverføring og transformative effekter på tvers av bransjer.

Kvante internettkontekst

Mens Internett har revolusjonert det moderne samfunnet, er det fortsatt rikt med sikkerhetssårbarheter som setter digitale økosystemer og kritisk offentlig infrastruktur i fare. For å adressere disse svakhetene undersøker forskere nå mulighetene som tilbys av et kvanteinternett, som kan bli en realitet raskere enn tidligere spådd.

Tradisjonelle datasystemer utfører instruksjoner i henhold til bits (eller binære sifre) med en enkelt verdi på 0 eller 1. Bits er også den minste mulige dataenheten som brukes av datamaskiner. Kvantesystemer har tatt instruksjonsutførelse til neste nivå ved å behandle biter som ligner på tradisjonelle datamaskiner, men også utnytte qubits, som lar den behandle 0-er og 1-er samtidig. Disse qubitene eksisterer i skjøre kvantetilstander, som har vært vanskelige å opprettholde i en stabil form og utgjør en utfordring for kvantedatamaskinforskere. 

Imidlertid var forskere ved det japanske konglomeratet Toshiba i 2021 i stand til å stabilisere miljøet inne i fiberoptiske kabler over 600 kilometer ved å sende støydempende bølger nedover de fiberoptiske linjene. I Kina utvikler forskere en satellittbasert metode for å utvikle et integrert rom-til-jord kvantekommunikasjonsnettverk som strekker seg over 4,600 kilometer – det største i sitt slag.

Denne utviklingen har åpnet døren for kvantebasert kryptering i et kvanteinternett. Følgelig gjør fysikkens lover involvert med Quantum Key Distribution (QKD) dem umulige å hacke, ettersom enhver interaksjon med dem vil endre de sammenfiltrede tilstandene til partiklene som er involvert, og varsle systemet om at noen hadde samhandlet med dem. Treveis sammenfiltring har også blitt demonstrert vellykket, slik at tre brukere kan dele hemmelig informasjon i et nært nettverk.

Forstyrrende påvirkning 

Kvantekommunikasjon har løftet om å sikre de mest kritiske dataene for myndigheter og organisasjoner. I nasjonal sikkerhet blir dette et uunnværlig verktøy, siden det sikrer at klassifisert informasjon, militær kommunikasjon og kritisk infrastrukturdata forblir trygge mot cybertrusler. Dette økte sikkerhetsnivået gir et skjold mot potensielle angrep fra kvantedatamaskiner som kan kompromittere tradisjonelle kryptografiske systemer.

Videre kan kvanteinternett lette overføringen av store mengder data over lange avstander, og lover eksponentielle forbedringer i nettverksbehandlingshastigheter. I finanssektoren kan høyfrekvent handel og sanntids markedsanalyse gjøre det mulig for tradere å ta avgjørelser på et splitsekund. I mellomtiden kan astronomer motta sanntidsdata fra teleskoper over hele verden, noe som fører til en dypere forståelse av kosmos, mens partikkelfysikere kan analysere massive datasett generert av partikkelakseleratorer uten forsinkelse, og akselerere tempoet i vitenskapelig oppdagelse.

Imidlertid må man også vurdere de potensielle sikkerhetsutfordringene som kvanteenheter og nettverk utgjør. Kvantedatamaskiner, med sine uovertrufne prosesseringshastigheter og beregningskraft, har evnen til å knekke tradisjonelle kryptografiske systemer som underbygger sikkerheten til dagens digitale verden. For å løse dette kan myndigheter, organisasjoner og bedrifter trenge å investere i post-kvantekryptografi. Overgang til kvantesikker kryptering er ikke en enkel oppgave, da det innebærer å oppdatere hele den digitale infrastrukturen.

Implikasjoner av kvantebehandling i kommunikasjonsindustrien 

Større implikasjoner av at et kvanteinternett blir allment tilgjengelig kan omfatte:

• Myndigheter og virksomheter som investerer betydelig i utvikling og vedlikehold av kvantenettverk og -teknologier, og krever betydelige økonomiske ressurser og strategisk planlegging.
• Det geopolitiske landskapet skifter etter hvert som nasjoner streber etter å sikre sin egen kvante-Internett-infrastruktur, noe som fører til økt internasjonal konkurranse og samarbeid innen kvanteteknologiområdet.
• Enkeltpersoner og organisasjoner som får tilgang til svært sikre og private kommunikasjonsverktøy, som muliggjør konfidensiell utveksling, men som også vekker bekymring for potensielt misbruk av slik teknologi til ulovlige formål.
• Helseindustrien opplever fremskritt innen medisinsk forskning, legemiddeloppdagelse og personlig tilpasset medisin.
• Nye jobbmuligheter innen kvanteteknologirelaterte felt, driver etterspørselen etter dyktige fagfolk innen kvantedatabehandling, kryptografi og nettverkssikkerhet.
• Energikravene til kvanteenheter og nettverk som påvirker strømforbruket, krever utvikling av energieffektive kvanteteknologier.
• Økt internasjonalt samarbeid om kvanteforskning og standarder som sikrer kompatibilitet og sikkerhet i et globalt tilkoblet kvanteinternett.

Spørsmål å vurdere

• Hvordan tror du ellers kvanteinternettet og private kvantekommunikasjonsnettverk vil komme publikum til gode? Eller privat industri?
• Tror du klassisk, bitbasert databehandling vil fortsette å eksistere selv om kvantebaserte teknologier erstatter den? Eller vil de to beregningsmetodene eksistere i likevekt avhengig av deres styrker og svakheter?