Quantum İnternet - nedir, nasıl çalışır? Avantajlar kuantum ağı

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Avrupalı ve Rus bilim adamları tarafından yürütülen son araştırmalar, kuantum ve klasik bilginin hareketinin aynı fiber optik veri iletim hatlarının sınırları içinde başarılı bir şekilde bir arada var olabileceğini göstermiştir. Bu, gelecekte olağan İnternet'ten temel parçacıkların paradokslarına dayalı bir ağa, kuantum İnternet ağına kademeli bir geçişi mümkün kılar.

Araştırmada hız kazanın

Bilgisayar endüstrisinde bir devrim hazırlanıyor. Pennsylvania Üniversitesi'ndeki fizikçiler, geleneksel silikon çiplerin dört yıl içinde sınırlarına ulaşacağını söylediler. Bunları daha fazla az altmak mümkün olmayacak, bu nedenle sıradan bilgisayarların ömrü uzun olmayacak.

Onların yerini temelde yeni teknolojiler, kuantum bilgisayarlar alacak. Çipler yerine temel parçacıklar olacak. Bu sayede, boyutu büyük ölçüde az altmak ve üretkenliği artırmak mümkündür. Şimdiye kadar, bu prototipler zayıf bir bilgisayardan daha hızlı değil, ancak bu sadece bir zaman meselesi. Buna karşılık, en güçlü potansiyeli kullanarak, daha hızlı çözmek mümkün olacaktır.temelde yeni, kuantum İnternet'in uygulanmasındaki sorunlar ve zorluklar.

Kuantum internetin gizemleri

Kuantum internet nasıl çalışır? Nedir ve özü nedir? Aradaki fark, kuantum mekaniğinin yasalarına dayanmasıdır. Bilim adamları tarafından tam olarak anlaşılmayan fenomenleri tanımlamak için kullanılabilecek sıcak, sinirli bir alan olarak benimsenmiştir. Bunlardan biri fotoelektrik etkidir.

Kuantum fiziğinin insanlığın hizmetindeki paradoksları

Bugün açık: Yakın geleceğimizde kuantum İnternet gibi bir fenomen girecek. Bu bize ne getirebilir veya nasıl olacak? Belki de bu, geçmişte yarı iletken transistörlerin tanıtımına benzer başka bir sıçrama olacaktır.

İlkesi, süperpozisyon ve kuantum dolaşıklık özelliğine dayanır. Kesin bir dönüşü yoktur ve birini ölçerken ikincisi tam tersini gösterir. Daha eksiksiz bir anlayış için bu, bilgi taşıyan her bir temel parçacığın "dolaşık" çiftiyle görünmez bir şekilde bağlantılı olduğu anlamına gelir. Üstelik aralarındaki mesafe herhangi bir rol oynamaz, bilgi anında iletilir.

Bu anormal yasaları kullanarak, veri aktarımının hızı ve gizliliği konusunda büyük fırsatlar açılıyor. Bu şekilde gönderilen bilgileri fark edilmeden ele geçirmek imkansızdır: herhangi bir okuma orijinal bilgiyi izler veya yok eder.

Hız, düşünceden daha hızlıdır

Veri aktarım hızı ölçümüyle ilgili en son verilere gelince, hayal gücümüzü şaşırtıyorlar. Işık hızını on kat aşıyorbin kez. Ancak, büyük olasılıkla, gelecekte bilim adamları, sinyal iletim hızının önceden belirlenenden çok daha yüksek olduğunu bulacaklar, örneğin kuantum İnternet. Bunun anlamı ne? Bu bize ne verebilir? Belki de sinyallerin uzayda önceden düşünülemez mesafelere iletilmesi ve yeni keşifler.

Fotonlarda yeni teknolojiler

Fotonları bir bilgi taşıyıcısına dönüştürme teknolojisinde, Rus bilim adamları yapay olarak yetiştirilmiş kristallerin, yani elmasların kullanımını buldular.

Görünüşe göre ışık kristallerden geçtiğinde sıvı özelliği kazanır ve damlalar, girdaplar, dalgalar oluşturmaya başlar. Herhangi bir kanaldan yönlendirilebilir. Genel olarak, bir sıvı gibi davranır. Dahil olmak üzere çok yavaş bir hızda yayılabilir hatta durabilir.

Bu bir yandan çok ilginç ve çok önemli, çünkü ışığı manipüle etmenize ve kuantum İnternet ağı gibi bir fenomen elde etmek de dahil olmak üzere her şeyi yapmanıza izin veriyor. Bu, bir bilgi aktarım aracısı olarak kullanılmasına izin verir. Şimdi ana taşıyıcısı bir elektrik yüküdür. Ama kusurlu bir nesnedir. Bu nedenle, bir elektrik yükünün herhangi bir hareketi veya hızlanması, çevreye giren ve işlemci ile mikro devre elemanlarını ısıtan enerji kayıplarına yol açar.

İnternetin kendisi insanlığa ürettiği enerjinin %5'inden fazlasına mal oluyor. Bu nedenle, bir elektronun fotonlarla yer değiştirmesi ideal olarak muazzam miktarda enerji kaybında bir azalmaya yol açacaktır. Buna göre, internetin kendisinin maliyetidüşecek.

Rusya'da Kuantum İnternet

Kuantum internet üzerindeki Rusya'daki çalışmalar benzersizdir. Düşük finansmana ve her türlü engele rağmen, bilim adamları yeterince deney yaptılar ve bu alanda lider bir konuma ulaştılar.

Sonuç olarak, benzersiz, üst düzey bir kurum oluşturmayı başardık. Deneysel ve teorik grupların yanı sıra uygulamalı araştırmaları birleştirir. Bu enstitü kısmen Gazprombank tarafından kısmen de devlet tarafından çeşitli şekillerde finanse edilmektedir. Her durumda, Rus biliminin hiçbir şeyde durmadan izlemesi gereken örnek budur.

Yeni bölgeleri fethetmek

Kuantum İnternet'in şu anki geliştirme aşamasında, yalnızca kuantum şifreleme kullanan veri koruma teknolojileri adlandırılabilir. Bu tür ağlar günümüzde oldukça basit noktadan noktaya bağlantılardır. Bilim adamları, farklı kanalları ve şifreleme yöntemlerini birleştiren ortak çözümler oluşturmayı hedefliyor.

Fikrin uygulamasını takip ederseniz, Rus araştırmacıların sonuçları daha anlamlı olacaktır. Bir örnek, Kurchatov Enstitüsü'nde geliştirilmekte olan tek foton yayıcı dedektördür.

Kuantum İnternet gibi bir keşfin varlığı için bilim adamlarının, günümüzde var olan kuantum veri iletimi ve telekomünikasyon ağları için özel ekipmanları birleştirmenin zorluklarını çözmesi gerekiyor.

Ana sorunlar, anahtarlama ve sinyal amplifikasyonunun çözümünde yatmaktadır. Standart bir optik fiber üzerinden kuantum tabanlı bilgi gönderirseniz, rejeneratörden geçmez. Bu nedenle, bir çözüm, sinyali elektrik sinyaline dönüştürmek ve ardından orijinal konumuna geri dönmektir.

Bugün sınır üç yüz kilometre. Bu, optik sinyali yeniden oluşturmak için gerekli olan mesafedir. Ayrıca bir kuantum anahtarı prototipine ihtiyacımız var. Toplam sorunlu görev miktarı ancak on yıl içinde çözülebilir. Bununla birlikte, bilimsel çevrelerde kuantum İnternet'i "eyerleme" olasılığı hakkında tartışıyorlar. Ne getirebilir ve nasıl yardımcı olabilir? Bugün kesin bir cevap yok, ancak bu tür teknolojilerin ortalama bir vatandaşa tanıtılması ve getirilmesi sorununun çözümü, yaşam kalitesini ve güvenliğini kesinlikle artıracaktır.

Yeni bir dönem geliyor

Çin bugün uydu kullanarak 1200 kilometrelik kuantum ağ iletimi yapmak için iddialı bir proje belirledi.

Şu anda maksimum yüz kilometre mesafeye ulaşıldı. Bilim adamları, sinyali meteorolojik koşulların etkilerinden nasıl koruyacaklarını geliştirdiler. Ancak bu his daha çok her yıl artan teleportasyonla değil, kuantum kriptografisi, yani yeni bir veri şifreleme sistemi ile bağlantılı.

Bir kuantum kodu hacklenemez, daha doğrusu hacklendiğinde bilgi kaybolur. Siber savaş çağında bu, güvenlik açığı anlamına gelir. Kuantum kriptografi, garanti arayanlar tarafından uzun süredir kullanılmaktadır.güvenlik. Örneğin, birkaç yıl önce İsviçre bankaları müşterileri hakkında bir kuantum ağı aracılığıyla veri alışverişinde bulunmaya nasıl başladı? Bugün, onlarca kilometrelik bir mesafeyle sınırlıdırlar. Rus Kuantum Merkezi, aynı sistemi tanıtmaya ve bir uzay uydusu aracılığıyla bir kuantum sinyalinin iletiminde ustalaşmaya hazırlanıyor.

Giriş ve uygulama

Bu arada, Rusya'daki iki üniversite binası arasında St. Petersburg'da ilk kuantum İnternet ağı kuruldu.

Bilgi, kuantum fiziği yasaları kullanılarak iletilir. En akıllı şirketler ve hükümetler artık bu alana yatırım yapıyor. Geleceğin bilgi aktarım teknolojisi, mevcut olanın temelinde uygulanmaktadır. Fiber optik kablo, tanıdık bilgisayar, ancak yeni bir yönlendirici ve foton üreteci.

Yeni İnternetin varlığı, tek fotonların kaynağının bulunduğu bir lazerle başlar. Bilgileri güvenli bir şekilde iletmek için iyi bir özelliğe sahiptirler. Tek bir foton bölünemez. Anahtar, okumanın mümkün olmadığı bir şekilde oluşturulmuştur. Bir fotonu bir bilgi taşıyıcısına dönüştürmek için sistem durumunu, dürtü dalgası salınımının fazını değiştirir. Bugün, kuantum teknolojisinin gelişme düzeyi, mobil iletişimin otuz yıl önce nasıl göründüğüyle karşılaştırılabilir, beş ila on yıl daha geçecek ve foton kuantum bize güvenli bir İnternet bilgisi verebilecek.

Kazan'da Kuantum İnternet

Tataristan'da bir kuantum İnternet ağı başlatıldı, deneysel sitesi Kazan'da bulunuyor. Bu programRusya'da kuantum iletişiminin geliştirilmesinde önemli bir başarıdır. Bilim adamlarına göre, hacker saldırılarına karşı kesinlikle bağışıklığı var.

Bugün, İnternet ağımızın korunması matematiksel algoritmaların şifrelenmesine dayanmaktadır, ancak en karmaşık kod bile kırılabilir. Bilgisayar korsanlarının bilgi işlem yetenekleri ne kadar güçlüyse, şifreleme algoritmasını hesaplamak o kadar kolay ve hızlı olur.

Makalede anlatılan teknoloji yeni bir ağ güvenlik yapısı haline gelecektir. Kazan'daki Kuantum İnternet, birbirinden 30-40 kilometre mesafedeki dört düğümde birleştirilecek. İki nokta arasında seçim yapmanın maliyeti yaklaşık yüz bin dolar. Deneysel bölümde ağ, iki buçuk kilometre mesafe ile 117 kb/s'lik bir kuantum internet hızı gösterdi. Bu sonuç, Avrupa denemelerinden daha yüksek bir büyüklük sırasıdır. Ağda, optik kanaldaki kuantum bitlerinin iletim kaybı oranı yirmi dB idi. Bu, yüz kilometre uzunluğundaki bir hatta eşittir.

Bu projenin Tattelecom altyapısının telekomünikasyon ağının işletme hattını kapsadığını belirtmekte fayda var.

Ağ şehirleri birbirine bağlayacak

2017 yılında yeni teknolojinin tanıtılmasına yönelik bir projeye başlanması planlanmaktadır. Tataristan'daki Quantum İnternet, farklı şehirlerdeki ofislerin birbirine bağlanmasına izin verecek. Bu, Kazan Kuantum Merkezi KNITU-KAI ve lideri tarafından belirlenen ana görevlerden biridir. Başarılarını izleyen insan, şüphesiz böyle olacağına inanıyor.