Kvant İnternet - bu nədir, necə işləyir? Üstünlüklər. kvant şəbəkəsi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Avropalı və rusiyalı alimlər tərəfindən aparılan son tədqiqatlar göstərdi ki, kvant və klassik informasiyanın hərəkəti eyni fiber optik məlumat ötürmə xətlərinin hüdudlarında uğurla yanaşı mövcud ola bilər. Bu, gələcəkdə adi İnternetdən elementar hissəciklərin paradokslarına əsaslanan şəbəkəyə, kvant İnternet şəbəkəsinə tədricən keçidi mümkün edir.

Tədqiqatda sürətləndirin

Kompüter sənayesində inqilab baş verir. Pensilvaniya Universitetinin fizikləri adi silikon çiplərin dörd ildən sonra öz həddinə çatacağını bildiriblər. Onları daha da az altmaq mümkün olmayacaq, ona görə də adi kompüterlərin ömrü çox olmayacaq.

Onları əsaslı şəkildə yeni texnologiyalar, kvant kompüterləri əvəz edəcək. Çiplərin əvəzinə elementar hissəciklər olacaq. Bunun sayəsində ölçüsünü kəskin şəkildə az altmaq və məhsuldarlığı artırmaq mümkündür. Hələ ki, bu prototiplər zəif kompüterdən daha sürətli deyil, lakin bu, sadəcə bir zaman məsələsidir. Öz növbəsində, ən güclü potensialdan istifadə edərək, daha tez həll etmək mümkün olacaqprinsipcə yeni, kvant İnternetinin tətbiqində problemlər və çətinliklər.

Kvant internetinin sirləri

Kvant interneti necə işləyir? Bu nədir və onun mahiyyəti nədir? Fərq ondadır ki, o, kvant mexanikasının qanunlarına əsaslanır. O, elm adamları tərəfindən tam başa düşülməyən hadisələri təsvir etmək üçün istifadə oluna bilən isti, əsəbi bir sahə kimi qəbul edilmişdir. Onlardan biri fotoelektrik effektdir.

Kvant fizikasının paradoksları bəşəriyyətin xidmətində

Bu gün aydındır: yaxın gələcəyimizdə kvant İnterneti kimi bir fenomen daxil olacaq. Bu bizə nə gətirə bilər və ya necə olacaq? Bəlkə də bu, keçmişdə yarımkeçirici tranzistorların tətbiqinə bənzər daha bir sıçrayış olacaq.

Onun prinsipi superpozisiya və kvant dolaşıqlığı xassəsinə əsaslanır. Onun müəyyən bir fırlanması yoxdur və birini ölçərkən ikincisi əksini göstərir. Daha dolğun başa düşmək üçün bu o deməkdir ki, məlumat daşıyan hər bir elementar hissəcik onun “dolaşan” cütü ilə görünməz şəkildə bağlıdır. Üstəlik, aralarındakı məsafə heç bir rol oynamır, məlumat anında ötürülür.

Bu anormal qanunlardan istifadə etməklə məlumat ötürülməsinin sürəti və məxfiliyində böyük imkanlar açılır. Bu şəkildə göndərilən məlumatı fərq etmədən tutmaq mümkün deyil: hər hansı oxunuş izlər buraxır və ya orijinal məlumatı məhv edir.

Sürət düşündüyündən daha sürətlidir

Məlumat ötürmə sürətinin ölçülməsinə dair ən son məlumatlara gəlincə, onlar bizim təsəvvürümüzü heyrətə gətirir. O, işıq sürətini on dəfə üstələyirmin dəfə. Ancaq çox güman ki, elm adamları gələcəkdə siqnalın ötürülmə sürətinin əvvəllər təyin olunandan daha yüksək olduğunu tapacaqlar, məsələn, kvant İnterneti. Bunun mənası nədi? Bu bizə nə verə bilər? Bəlkə də siqnalların kosmosda əvvəllər ağlasığmaz məsafələrə ötürülməsi və yeni kəşflər.

Fotonlarda yeni texnologiyalar

Fotonların informasiya daşıyıcısına çevrilməsi texnologiyasında rus alimləri süni şəkildə yetişdirilmiş kristalların, yəni almazların istifadəsini tapıblar.

Məlum olur ki, işıq kristallardan keçəndə maye xüsusiyyətini alır və damcılar, burulğanlar, dalğalar əmələ gətirməyə başlayır. İstənilən kanal vasitəsilə istiqamətləndirilə bilər. Ümumiyyətlə, maye kimi davranır. O cümlədən çox yavaş sürətlə yayıla və ya hətta dayana bilər.

Bu, bir tərəfdən çox maraqlıdır və çox vacibdir, çünki o, işığı manipulyasiya etməyə və hər şeyi etməyə, o cümlədən kvant İnternet şəbəkəsi kimi bir fenomen əldə etməyə imkan verir. Bu, ondan məlumat ötürmə agenti kimi istifadə etməyə imkan verir. İndi onun əsas daşıyıcısı elektrik yüküdür. Ancaq qüsursuz bir obyektdir. Buna görə də, elektrik yükünün hər hansı bir hərəkəti və ya sürətlənməsi ətraf mühitə daxil olan və prosessoru və mikrosxem elementlərini qızdıran enerji itkilərinə səbəb olur.

İnternetin özü bəşəriyyətə istehsal etdiyi enerjinin 5%-dən çoxuna başa gəlir. Buna görə də, bir elektronun fotonlarla əvəz edilməsi ideal olaraq böyük miqdarda enerji itkisinin azalmasına səbəb olardı. Müvafiq olaraq, İnternetin dəyəridüşəcək.

Rusiyada kvant internet

Rusiyada kvant interneti üzrə işlər unikaldır. Az maliyyə vəsaitinə və hər cür maneələrə baxmayaraq, alimlər kifayət qədər təcrübələr aparıb və bu sahədə lider mövqeyə nail olublar.

Nəticədə biz unikal, yüksək səviyyəli bir qurum yarada bildik. O, eksperimental və nəzəri qrupları, eləcə də tətbiqi tədqiqatları birləşdirir. Bu institut qismən Qazprombank, qismən də dövlət tərəfindən müxtəlif formalarda maliyyələşdirilir. Hər halda bu, rus elminin heç nə ilə dayanmadan izləməli olduğu nümunədir.

Yeni əraziləri fəth etmək

Kvant İnternetinin hazırkı inkişafı mərhələsində yalnız kvant kriptoqrafiyasından istifadə edən məlumatların mühafizəsi texnologiyalarını adlandırmaq olar. Bu cür şəbəkələr bu gün kifayət qədər sadə nöqtədən-nöqtə bağlantılarıdır. Alimlər müxtəlif kanalları və şifrələmə üsullarını birləşdirən əməkdaşlıq həlləri yaratmağı hədəfləyir.

İdeyanın həyata keçirilməsini izləsəniz, rus tədqiqatçılarının nəticələri daha əhəmiyyətli olacaq. Bir nümunə, Kurçatov İnstitutunda inkişaf etdirilən tək foton emitent detektorudur.

Kvant İnterneti kimi bir kəşfin olması üçün alimlər bu gün mövcud olan kvant məlumat ötürülməsi və telekommunikasiya şəbəkələri üçün xüsusi avadanlıqların birləşdirilməsinin çətinliklərini həll etməlidirlər.

Əsas məsələlər kommutasiya və siqnal gücləndirilməsinin həllindədir. Əgər siz kvant əsaslı məlumatı standart optik lif üzərindən göndərsəniz, o zaman regeneratordan keçməyəcək. Buna görə də, həll yolu siqnalı elektrik siqnalına çevirmək və sonra orijinal vəziyyətinə qayıtmaqdır.

Bu gün limit üç yüz kilometrdir. Bu, optik siqnalın bərpası üçün lazım olan məsafədir. Kvant keçid prototipinə də ehtiyacımız var. Problemli vəzifələrin ümumi həcmi yalnız on il ərzində həll edilə bilər. Buna baxmayaraq, elmi dairələrdə kvant İnternetini "yəhərləmək" imkanı haqqında mübahisə edirlər. Nə gətirə bilər və necə kömək edə bilər? Bu gün birmənalı cavab yoxdur, lakin belə texnologiyaların tətbiqi və adi vətəndaşa çatdırılması məsələsinin həlli onun həyat keyfiyyətini və təhlükəsizliyini mütləq yaxşılaşdıracaq.

Yeni dövr gəlir

Çin bu gün peykdən istifadə edərək 1200 kilometr kvant şəbəkəsinin ötürülməsi üçün iddialı layihə hazırlayıb.

Hazırda maksimum yüz kilometr məsafəyə çatılıb. Alimlər siqnalı meteoroloji şəraitin təsirindən qorumaq üsulunu işləyib hazırlayıblar. Lakin bu sensasiya daha çox hər il artan teleportasiya ilə deyil, kvant kriptoqrafiyası, başqa sözlə, yeni məlumat şifrələmə sistemi ilə bağlıdır.

Kvant kodu sındırıla bilməz, daha dəqiq desək, sındırıldıqda məlumat yox olur. Kibermüharibə dövründə bu toxunulmazlıq deməkdir. Kvant kriptoqrafiyası uzun müddət zəmanət axtaranlar tərəfindən istifadə edilmişdirtəhlükəsizlik. Məsələn, bir neçə il əvvəl İsveçrə bankları kvant şəbəkəsi vasitəsilə öz müştəriləri haqqında məlumat mübadiləsinə necə başladılar. Bu gün onlar bir neçə on kilometr məsafə ilə məhdudlaşırlar. Rusiya Kvant Mərkəzi eyni sistemi tətbiq etməyə, eləcə də kosmik peyk vasitəsilə kvant siqnalının ötürülməsini mənimsəməyə hazırlaşır.

Giriş və tətbiq

Bu arada ilk kvant internet şəbəkəsi Sankt-Peterburqda Rusiyadakı iki universitet binası arasında istifadəyə verilib.

Məlumat kvant fizikasının qanunlarından istifadə etməklə ötürülür. Ən ağıllı korporasiyalar və hökumətlər indi bu sahəyə sərmayə qoyurlar. Gələcək məlumat ötürmə texnologiyası mövcud texnologiya əsasında həyata keçirilir. Fiber optik kabel, tanış kompüter, lakin yeni marşrutlaşdırıcı və foton generatoru.

Yeni İnternetin mövcudluğu tək fotonların mənbəyinin yerləşdiyi lazerlə başlayır. Onlar məlumatı təhlükəsiz şəkildə ötürmək üçün yaxşı xüsusiyyətlərə malikdirlər. Tək bir fotonu bölmək olmaz. Açar elə formalaşıb ki, oxumaq mümkün olmasın. Fotonu informasiya daşıyıcısına çevirmək üçün sistem öz vəziyyətini, impuls dalğasının salınım mərhələsini dəyişir. Bu gün kvant texnologiyasının inkişaf səviyyəsi mobil rabitənin otuz il əvvəl necə göründüyü ilə müqayisə edilə bilər, daha beş-on il keçəcək və foton kvantları bizə təhlükəsiz informasiya İnterneti verə biləcək.

Kazanda kvant internet

Tatarıstanda kvant internet şəbəkəsi istifadəyə verilib, onun eksperimental saytı Kazanda yerləşir. Bu proqramRusiyada kvant rabitəsinin inkişafında mühüm nailiyyətdir. Alimlərin fikrincə, o, haker hücumlarına qarşı tamamilə immunitetlidir.

Bu gün bizim İnternet şəbəkəmizin mühafizəsi riyazi alqoritmlərin şifrələnməsinə əsaslanır, lakin hətta ən mürəkkəb kodu da sındırmaq olar. Hakerlərin hesablama bacarıqları nə qədər güclü olarsa, şifrələmə alqoritmini hesablamaq bir o qədər asan və sürətli olar.

Məqalədə təsvir edilən texnologiya yeni şəbəkə təhlükəsizliyi strukturuna çevriləcək. Kazanda kvant interneti bir-birindən 30-40 kilometr məsafədə dörd qovşaqda birləşdiriləcək. İki nöqtə arasında seçimin dəyəri təxminən yüz min dollardır. Eksperimental bölmədə şəbəkə iki kilometr yarım məsafədə 117 kb/s kvant internet sürətini göstərdi. Bu nəticə Avropa sınaqlarından daha böyük bir sıradır. Şəbəkədə, optik kanalda kvant bitlərinin ötürülmə itkisi dərəcəsi iyirmi dB idi. Bu, yüz kilometr uzunluğundakı xəttə bərabərdir.

Qeyd etmək lazımdır ki, bu layihə Tattelecom infrastrukturunun telekommunikasiya şəbəkəsinin əməliyyat xəttini əhatə edir.

Şəbəkə şəhərləri birləşdirəcək

2017-ci ildə yeni texnologiyanın tətbiqi layihəsinə başlanılması planlaşdırılır. Tatarıstanda kvant interneti müxtəlif şəhərlərdəki ofisləri birləşdirməyə imkan verəcək. Bu, Kazan Kvant Mərkəzi KNITU-KAI və onun rəhbəri tərəfindən qarşıya qoyulan əsas vəzifələrdən biridir. Onların uğurlarını izləyəndə şübhəsiz ki, belə olacağına inanır.