Квантовий Інтернет: наступна революція в цифрових комунікаціях

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• Липень 19, 2022

Короткий огляд

Незважаючи на те, що Інтернет змінив суспільство, він стикається з уразливими місцями безпеки, що спонукає дослідження квантового Інтернету. У квантових системах використовуються кубіти, які дозволяють обробляти інформацію принципово іншим способом, створюючи унікальні виклики та відкриваючи можливості. Нещодавні прориви в стабілізації квантових станів відкривають двері для квантового шифрування, обіцяючи покращену безпеку даних, швидшу передачу даних і трансформаційний вплив у різних галузях.

Квантовий Інтернет-контекст

Незважаючи на те, що Інтернет зробив революцію в сучасному суспільстві, він залишається багатим на вразливі місця, які ставлять під загрозу цифрові екосистеми та критично важливу громадську інфраструктуру. Щоб усунути ці недоліки, дослідники зараз досліджують можливості, які пропонує квантовий Інтернет, який може стати реальністю раніше, ніж передбачалося раніше.

Традиційні комп’ютерні системи виконують інструкції відповідно до бітів (або двійкових цифр) з одним значенням 0 або 1. Біти також є найменшою можливою одиницею даних, яку використовують комп’ютери. Квантові системи вивели виконання інструкцій на наступний рівень, обробляючи біти, подібні до традиційних комп’ютерів, але також використовуючи кубіти, які дозволяють обробляти 0 і 1 одночасно. Ці кубіти існують у крихких квантових станах, які важко підтримувати в стабільній формі, і це є проблемою для дослідників квантового комп’ютера. 

Однак у 2021 році дослідники японського конгломерату Toshiba змогли стабілізувати середовище всередині волоконно-оптичних кабелів довжиною понад 600 кілометрів, посилаючи шумозаглушуючі хвилі по волоконно-оптичних лініях. У Китаї дослідники розробляють супутниковий метод для розробки інтегрованої мережі квантового зв’язку «космос-земля» протяжністю 4,600 кілометрів — найбільшої у своєму роді.

Ці розробки відкрили двері для квантового шифрування в квантовому Інтернеті. Відповідно, закони фізики, пов’язані з квантовим розподілом ключів (QKD), роблять їх неможливими зламати, оскільки будь-яка взаємодія з ними змінить заплутані стани залучених частинок, попередивши систему про те, що хтось з ними взаємодіяв. Тристороннє заплутування також було успішно продемонстровано, дозволяючи трьом користувачам ділитися секретною інформацією в тісній мережі.

Руйнівний вплив 

Квантова комунікація обіцяє захистити найважливіші дані для урядів і організацій. У національній безпеці це стає незамінним інструментом, оскільки гарантує, що секретна інформація, військовий зв’язок і дані критичної інфраструктури залишаються в безпеці від кіберзагроз. Цей підвищений рівень безпеки забезпечує захист від потенційних атак з боку квантових комп’ютерів, які можуть скомпрометувати традиційні криптографічні системи.

Крім того, квантовий Інтернет може полегшити передачу величезних обсягів даних на великі відстані, обіцяючи експоненціальне підвищення швидкості обробки даних у мережі. У фінансовому секторі високочастотна торгівля та аналіз ринку в реальному часі можуть дозволити трейдерам приймати рішення за частки секунди. Тим часом астрономи можуть отримувати дані в режимі реального часу з телескопів по всьому світу, що веде до глибшого розуміння космосу, тоді як фізики елементарних частинок можуть без затримки аналізувати величезні набори даних, створені прискорювачами елементарних частинок, прискорюючи темпи наукових відкриттів.

Однак слід також враховувати потенційні виклики безпеці, створені квантовими пристроями та мережами. Квантові комп’ютери з їх неперевершеною швидкістю обробки та обчислювальною потужністю мають можливість зламати традиційні криптографічні системи, які є основою безпеки сучасного цифрового світу. Щоб вирішити цю проблему, урядам, організаціям і підприємствам може знадобитися інвестувати в постквантову криптографію. Перехід на квантово-безпечне шифрування не є простим завданням, оскільки передбачає оновлення всієї цифрової інфраструктури.

Наслідки квантової обробки в галузі зв'язку 

Більш широкі наслідки того, що квантовий Інтернет стане широко доступним, можуть включати:

• Уряди та компанії вкладають значні кошти в розробку та підтримку квантових мереж і технологій, що вимагає значних фінансових ресурсів і стратегічного планування.
• Геополітичний ландшафт змінюється, коли країни прагнуть забезпечити власну інфраструктуру квантового Інтернету, що призводить до посилення міжнародної конкуренції та співпраці в просторі квантових технологій.
• Окремі особи та організації отримують доступ до надійно захищених і конфіденційних засобів зв’язку, що дозволяє конфіденційний обмін, але також викликає занепокоєння щодо можливого зловживання такою технологією в незаконних цілях.
• Галузь охорони здоров’я переживає прогрес у медичних дослідженнях, відкритті ліків і персоналізованій медицині.
• Нові можливості працевлаштування в галузях, пов’язаних з квантовими технологіями, що підвищує попит на кваліфікованих фахівців у сфері квантових обчислень, криптографії та безпеки мережі.
• Енергетичні потреби квантових пристроїв і мереж впливають на споживання електроенергії, вимагаючи розробки енергоефективних квантових технологій.
• Розширення міжнародного співробітництва з квантових досліджень і стандартів, що забезпечують сумісність і безпеку в глобальному квантовому Інтернеті.

Питання для розгляду

• Як ще, на вашу думку, квантовий Інтернет і приватні квантові комунікаційні мережі принесуть користь суспільству? Чи приватний бізнес?
• Чи вірите ви, що класичні бітові обчислення продовжуватимуть існувати, навіть якщо квантові технології замінять їх? Або два обчислювальних методи існуватимуть у рівновазі залежно від їхніх сильних і слабких сторін?