Quantum Internet - apa itu, bagaimana cara kerjanya? Keuntungan. jaringan kuantum

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Studi terbaru yang dilakukan oleh ilmuwan Eropa dan Rusia telah menunjukkan bahwa pergerakan informasi kuantum dan klasik dapat berhasil hidup berdampingan dalam batas-batas jalur transmisi data serat optik yang sama. Hal ini memungkinkan di masa depan untuk transisi bertahap dari Internet biasa, ke jaringan berdasarkan paradoks partikel dasar, jaringan Internet kuantum.

Percepat dalam penelitian

Sebuah revolusi sedang terjadi di industri komputer. Fisikawan di University of Pennsylvania mengatakan bahwa chip silikon konvensional akan mencapai batasnya dalam empat tahun. Tidak mungkin untuk menguranginya lebih jauh, jadi komputer biasa tidak akan berumur panjang.

Mereka akan digantikan oleh teknologi baru yang fundamental, komputer kuantum. Alih-alih chip akan ada partikel elementer. Berkat ini, dimungkinkan untuk secara drastis mengurangi ukuran dan meningkatkan produktivitas. Sejauh ini, prototipe ini tidak lebih cepat dari komputer yang lemah, tetapi itu hanya masalah waktu. Pada gilirannya, dengan menggunakan potensi yang paling kuat, akan mungkin untuk menyelesaikannya dengan lebih cepatmasalah dan kesulitan dalam penerapan Internet kuantum baru yang fundamental.

Misteri internet kuantum

Bagaimana cara kerja internet kuantum? Apa itu dan apa esensinya? Perbedaannya adalah bahwa itu didasarkan pada hukum mekanika kuantum. Ini telah dianut oleh para ilmuwan sebagai bidang panas dan tegang yang dapat digunakan untuk menggambarkan fenomena yang tidak sepenuhnya dipahami. Salah satunya adalah efek fotolistrik.

Paradoks fisika kuantum dalam melayani umat manusia

Hari ini jelas: dalam waktu dekat fenomena seperti Internet kuantum akan masuk. Apa yang bisa membawa kita atau bagaimana itu akan terjadi? Mungkin ini akan menjadi lompatan lagi, mirip dengan pengenalan transistor semikonduktor di masa lalu.

Prinsipnya didasarkan pada sifat superposisi dan belitan kuantum. Itu tidak memiliki putaran yang pasti, dan ketika mengukur satu, yang kedua menunjukkan sebaliknya. Untuk pemahaman yang lebih lengkap, ini berarti bahwa setiap partikel elementer yang membawa informasi terhubung secara tak kasat mata dengan pasangannya yang "terjerat". Selain itu, jarak di antara mereka tidak memainkan peran apa pun, informasi ditransmisikan secara instan.

Menggunakan undang-undang anomali ini, peluang besar terbuka dalam kecepatan dan kerahasiaan transfer data. Tidak mungkin untuk mencegat informasi yang dikirim dengan cara ini tanpa diketahui: setiap pembacaan meninggalkan jejak atau menghancurkan informasi asli.

Kecepatan lebih cepat dari yang diperkirakan

Adapun data terbaru tentang pengukuran kecepatan transfer data, sangat memukau imajinasi kita. Itu melebihi kecepatan cahaya sepuluhseribu kali. Tetapi, kemungkinan besar, para ilmuwan di masa depan akan menemukan bahwa kecepatan transmisi sinyal jauh lebih tinggi daripada yang ditentukan sebelumnya, seperti Internet kuantum. Apa artinya? Apa yang bisa diberikan ini kepada kita? Mungkin transmisi sinyal ke jarak yang sebelumnya tidak terpikirkan di luar angkasa dan penemuan baru.

Teknologi baru dalam foton

Dalam teknologi mengubah foton menjadi pembawa informasi, ilmuwan Rusia telah menemukan penggunaan kristal buatan, yaitu berlian.

Ternyata ketika cahaya melewati kristal, ia memperoleh sifat cairan dan mulai membentuk tetesan, pusaran, gelombang. Itu dapat diarahkan melalui saluran apa pun. Secara umum, itu berperilaku seperti cairan. Termasuk dapat menyebar dengan kecepatan yang sangat lambat atau bahkan berhenti.

Ini sangat menarik di satu sisi dan sangat penting, karena memungkinkan Anda untuk memanipulasi cahaya dan melakukan apa saja, termasuk mendapatkan fenomena seperti jaringan Internet kuantum. Hal ini memungkinkan untuk digunakan sebagai agen transfer informasi. Sekarang pembawa utamanya adalah muatan listrik. Tapi itu adalah objek yang tidak sempurna. Oleh karena itu, setiap gerakan atau percepatan muatan listrik menyebabkan hilangnya energi yang masuk ke lingkungan dan memanaskan elemen prosesor dan sirkuit mikro.

Internet sendiri merugikan manusia lebih dari 5% dari energi yang dihasilkannya. Oleh karena itu, penggantian elektron dengan foton idealnya akan menyebabkan pengurangan hilangnya sejumlah besar energi. Dengan demikian, biaya Internet itu sendiriakan jatuh.

Internet Quantum di Rusia

Bekerja di Rusia pada internet kuantum adalah unik. Terlepas dari pendanaan yang rendah dan segala macam hambatan, para ilmuwan telah melakukan cukup banyak eksperimen dan mencapai posisi terdepan di bidang ini.

Sebagai hasilnya, kami berhasil menciptakan institusi tingkat tinggi yang unik. Ini menggabungkan kelompok eksperimental dan teoritis serta penelitian terapan. Lembaga ini dibiayai sebagian oleh Gazprombank, sebagian lagi oleh negara dalam berbagai bentuk. Bagaimanapun, ini adalah contoh yang harus diikuti oleh sains Rusia tanpa henti.

Menaklukkan wilayah baru

Pada tahap pengembangan Internet kuantum saat ini, hanya teknologi perlindungan data yang menggunakan kriptografi kuantum yang dapat diberi nama. Jaringan seperti itu saat ini adalah koneksi point-to-point yang cukup sederhana. Para ilmuwan bertujuan untuk menciptakan solusi kolaboratif yang menggabungkan berbagai saluran dan metode enkripsi.

Jika Anda mengikuti implementasi ide tersebut, hasil peneliti Rusia akan lebih signifikan. Salah satu contohnya adalah detektor pemancar foton tunggal yang sedang dikembangkan di Institut Kurchatov.

Untuk keberadaan penemuan seperti Internet kuantum, para ilmuwan perlu memecahkan kesulitan menggabungkan peralatan khusus untuk transmisi data kuantum dan jaringan telekomunikasi yang ada saat ini.

Masalah utama terletak pada solusi switching dan penguatan sinyal. Jika Anda mengirim informasi berbasis kuantum melalui serat optik standar, maka itu tidak akan melewati regenerator. Oleh karena itu, salah satu solusinya adalah mengubah sinyal menjadi sinyal listrik dan kemudian kembali ke posisi semula.

Hari ini batasnya adalah tiga ratus kilometer. Ini adalah jarak yang diperlukan untuk meregenerasi sinyal optik. Kami juga membutuhkan prototipe saklar kuantum. Jumlah total tugas yang bermasalah hanya dapat diselesaikan dalam waktu sepuluh tahun. Namun demikian, di kalangan ilmiah mereka berdebat tentang kemungkinan "pelana" Internet kuantum. Apa yang bisa dibawanya dan bagaimana itu bisa membantu? Saat ini tidak ada jawaban yang pasti, tetapi solusi untuk masalah memperkenalkan dan membawa teknologi tersebut ke masyarakat rata-rata pasti akan meningkatkan kualitas hidup dan keselamatannya.

Era baru akan datang

China telah menetapkan proyek ambisius hari ini untuk membuat transmisi jaringan kuantum sepanjang 1200 kilometer menggunakan satelit.

Jarak maksimum seratus kilometer telah dicapai saat ini. Para ilmuwan telah mengembangkan cara melindungi sinyal dari efek kondisi meteorologi. Namun, sensasi ini lebih mungkin terkait bukan dengan teleportasi, yang meningkat setiap tahun, tetapi dengan kriptografi kuantum, dengan kata lain, sistem enkripsi data baru.

Kode kuantum tidak dapat diretas, lebih tepatnya, ketika diretas, informasi menghilang. Di era perang dunia maya, ini berarti kebal. Kriptografi kuantum telah lama digunakan oleh mereka yang mencari jaminankeamanan. Bagaimana, misalnya, beberapa tahun yang lalu, bank Swiss mulai bertukar data tentang pelanggan mereka melalui jaringan kuantum. Hari ini mereka terbatas pada jarak beberapa puluh kilometer. Pusat Quantum Rusia sedang bersiap untuk memperkenalkan sistem yang sama, serta menguasai transmisi sinyal kuantum melalui satelit luar angkasa.

Pengenalan dan implementasi

Sementara itu, jaringan Internet kuantum pertama diluncurkan di St. Petersburg antara dua gedung universitas di Rusia.

Informasi ditransmisikan menggunakan hukum fisika kuantum. Perusahaan dan pemerintah paling cerdas sekarang berinvestasi di bidang ini. Teknologi transfer informasi masa depan sedang dilaksanakan atas dasar yang sudah ada. Kabel serat optik, komputer yang sudah dikenal, tetapi router dan generator foton baru.

Keberadaan Internet baru dimulai dengan laser, di mana sumber foton tunggal berada. Mereka memiliki properti yang baik untuk mengirimkan informasi dengan cara yang aman. Sebuah foton tunggal tidak dapat dibagi. Kuncinya dibentuk sedemikian rupa sehingga tidak mungkin membaca. Untuk mengubah foton menjadi pembawa informasi, sistem mengubah keadaannya, fase osilasi gelombang impuls. Saat ini, tingkat perkembangan teknologi kuantum sebanding dengan apa yang tampak seperti komunikasi seluler tiga puluh tahun yang lalu, lima hingga sepuluh tahun lagi akan berlalu dan kuanta foton akan dapat memberi kita Internet informasi yang aman.

Quantum Internet di Kazan

Sebuah jaringan Internet kuantum telah diluncurkan di Tatarstan, situs percobaannya terletak di Kazan. Program inimerupakan pencapaian penting dalam perkembangan komunikasi kuantum di Rusia. Menurut para ilmuwan, dia benar-benar kebal terhadap serangan hacker.

Saat ini, perlindungan jaringan Internet kami didasarkan pada enkripsi algoritme matematika, tetapi bahkan kode yang paling rumit pun dapat dipecahkan. Semakin kuat kemampuan komputasi peretas, semakin mudah dan cepat untuk menghitung algoritma enkripsi.

Teknologi yang dijelaskan dalam artikel akan menjadi struktur keamanan jaringan baru. Quantum Internet di Kazan akan digabungkan menjadi empat node pada jarak 30-40 kilometer dari satu sama lain. Biaya memilih antara dua titik adalah sekitar seratus ribu dolar. Pada bagian eksperimental, jaringan menunjukkan kecepatan internet kuantum 117 kb / s dengan jarak dua setengah kilometer. Hasil ini adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada di uji coba Eropa. Dalam jaringan, tingkat kehilangan transmisi bit kuantum di saluran optik adalah dua puluh dB. Ini setara dengan antrean sepanjang seratus kilometer.

Perlu dicatat bahwa proyek ini melibatkan jalur operasi jaringan telekomunikasi infrastruktur Tattelecom.

Jaringan akan menghubungkan kota

Pada tahun 2017, direncanakan untuk memulai sebuah proyek untuk memperkenalkan teknologi baru. Internet Quantum di Tatarstan akan memungkinkan menghubungkan kantor di berbagai kota. Ini adalah salah satu tugas utama yang ditetapkan oleh Kazan Quantum Center KNITU-KAI dan pimpinannya. Menyaksikan keberhasilan mereka, orang percaya tanpa keraguan bahwa ini akan terjadi.