Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) предлагают использовать «забытый» материал в качестве основы для высокоскоростного квантового Интернета.

Речь идёт о формировании абсолютно защищённых квантовых каналов передачи данных, которые невозможно прослушать незаметно для отправителя и получателя. Безопасность в таких сетях будет обеспечиваться законами квантовой физики. Дело в том, что невозможно создать копию неизвестного квантового состояния без изменения оригинала. Иными словами, о любом вмешательстве в канал связи моментально становится известно, и незаметно украсть информацию не выйдет.

Передавать данные лучше всего с помощью квантов света — фотонов, несущих квантовые биты. Однако сложность заключается в формировании системы, подходящей для практического использования. К примеру, квантовые точки хорошо работают только при очень низких температурах (около минус 200 °C), а ультрасовременные двумерные материалы, такие как графен, просто не могут часто излучать фотоны при электрическом возбуждении.

МФТИ

Учёные МФТИ предлагают решить проблему за счёт использования уже забытого сегодня в оптоэлектронике материала — карбида кремния. Исследователи показали, как усовершенствовать карбид-кремниевый однофотонный светодиод, чтобы повысить скорость излучения фотонов до нескольких миллиардов в секунду. Это позволяет увеличить до более чем 1 Гбит/с скорость передачи информации по абсолютно защищённому каналу и сделать квантовый Интернет таким же быстрым, как классический.

Подробнее об изысканиях физиков можно узнать здесь. 

Российские исследователи намерены создать многокубитный квантовый компьютер за пять лет. Об этом сообщает газета «Известия», ссылаясь на информацию, полученную от Фонда перспективных исследований (ФПИ).

В прошлом месяце, напомним, в РФ был сформирован консорциум для создания квантового компьютера будущего. В него вошли ФПИ, Внешэкономбанк, МГУ имени М.В.Ломоносова, компания «ВЭБ Инновации» и АНО «Цифровая экономика». Речь идёт о разработке оптического квантового симулятора на базе двух основных технологий реализации квантовых вычислителей: на основе фотонных чипов и нейтральных атомов.

Сотрудничество между организациями — членами консорциума будет направлено на координирование научно-технических задач, внедрение результатов проектов, а также на развитие научно-исследовательской и технологической инфраструктуры для решения задач, связанных с развитием технологии квантовых вычислений.

Как рассказали в ФПИ, проектируемый квантовый компьютер будет насчитывать 50 кубитов, или квантовых битов. В отличие от традиционных битов, представляющих ноль или единицу, кубиты могут находиться в суперпозиции двух состояний, а значит, могут кодировать промежуточные состояния между логическим нулём и единицей. Таким образом, с ростом количества использующихся квантовых битов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии.

Отмечается, что инвестиции в новый проект составят около 900 млн рублей. Вместе с квантовым компьютером будут создаваться новые алгоритмы для решения конкретных задач.

«Без соответствующего математического обеспечения квантовый компьютер не будет иметь практической значимости. Создание квантовых алгоритмов позволит говорить о принципиально новом качестве решения таких задач большой вычислительной сложности, как моделирование интеллектуальных способностей человека, оптимальное распределение транспортных и логистических потоков, прогнозирование погоды, и других», — говорят специалисты. 

Томский государственный университет (ТГУ) получил грант правительства Российской Федерации на формирование центра мирового класса по анализу данных Большого адронного коллайдера (БАК) в CERN (Швейцария).

Комплекс БАК — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений. Протяжённость основного кольца ускорителя составляет около 27 км.

Изображения CERN

Как сообщается, до 2020 года за счёт гранта в ТГУ будет создан центр анализа данных эксперимента ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS). Он проводится на одноимённом детекторе, предназначенном для исследования протон-протонных столкновений.

Проект по созданию нового российского научного центра для анализа данных БАК рассчитан на три года. Ежегодно на реализацию инициативы планируется выделять приблизительно 30 млн рублей.

В рамках проекта учёные разработают и создадут специализированный инструмент — так называемый кластер для анализа данных — на базе университетского суперкомпьютера СКИФ Cyberia. Обрабатывать информацию будут с использованием систем машинного обучения и искусственного интеллекта. Производительность таких систем существенно возрастает при использовании дополнительных ускорителей вычислений, таких как GPU и FPGA.

«Центр будет оснащён не только самой современной вычислительной техникой и лабораторным оборудованием, но и прототипами действующих в CERN детекторов заряженных частиц. Сотрудники центра будут принимать активное участие в экспериментальной программе ATLAS», — говорится в сообщении ТГУ. 

Исследователи из России и США создали первый в мире 51-кубитный квантовый компьютер, о чём сообщают сетевые источники, ссылаясь на информацию, полученную от Российского квантового центра (РКЦ).

Квантовые компьютеры состоят из элементарных вычислительных элементов, квантовых битов — кубитов. Если классические биты могут находиться только в двух состояниях (ноль или единица), то кубиты могут находиться в суперпозиции двух состояний, а значит, могут кодировать промежуточные состояния между логическим нулём и единицей. Квантовые компьютеры смогут решать некоторые задачи, которые сейчас абсолютно недоступны даже для самых мощных классических суперкомпьютеров.

Сообщается, что физикам удалось сформировать первый программируемый квантовый компьютер на базе 51 кубита. Как сообщает сетевое издание «РИА Новости», учёные выяснили, что набор атомов, удерживаемых внутри специальных лазерных «клеток» и охлаждённых до сверхнизких температур, можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих стабильность работы при достаточно широком наборе условий.

Именно это и позволило физикам создать самый мощный квантовый вычислитель из 51 кубита. Исследователи говорят, что с помощью подобных систем можно выполнять задачи, для решения которых классическим компьютерам потребовались бы миллиарды лет.

Добавим, что Российский квантовый центр в июне 2016 года запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале — 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве. Позднее было объявлено о создании многоузловой гетерогенной квантовой сети передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации. 

Российский квантовый центр при поддержке Московского физико-технического института (МФТИ) организует конференцию по квантовым технологиям.

Мероприятие пройдёт с 12 по 16 июля. Генеральным партнёром является Сбербанк России. Ожидается, что в конференции примут участие более 100 экспертов из различных областей физики. Основные направления: сверхпроводимость, квантовая оптика, ультра-холодные атомы и молекулы, плазмоника, фотоника, оптомеханика и др.

В рамках мероприятия также пройдёт открытая лекция ведущего учёного Джона Мартиниса, руководителя проекта компании Google по созданию квантового компьютера.

Специалисты отмечают, что квантовые компьютеры будут способны решать задачи, недоступные даже для самых мощных классических компьютеров. Появление таких систем — дело ближайших десяти лет. Сегодня квантовые вычислительные машины создают многие страны и крупные корпорации, в частности, IBM и Google.

Соответствующие технологии развиваются и в нашей стране. Так, Российский квантовый центр в июне 2016 года запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале — 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве. А в мае нынешнего года специалисты построили и испытали первую в России многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации, что позволяет приспособить квантовые методы защиты к существующим криптографическим платформам. Наконец, недавно Российский квантовый центр запустил первый в мире квантовый блокчейн. 

Российский квантовый центр (РКЦ) впервые в мире опробовал на практике технологию так называемого «квантового блокчейна» — защищённого методами квантовой криптографии способа распределённого хранения и верификации финансовых, коммерческих и других данных.

Блокчейн — децентрализованная распределённая база данных, которую невозможно взломать, поскольку её копии хранятся на миллионах компьютеров по всему миру. Система, в частности, используется как хранилище информации об операциях с криптовалютами, такими как биткоин. Каждая сделка с криптовалютой записывается в файл — «блок», который удостоверяется с помощью цифровых подписей сторон. На основе данных о сделке с помощью сложных (несимметричных) математических операций вычисляется идентификатор операции, и блок дописывается в конец цепочки из предыдущих блоков. Копии этой цепочки хранятся на компьютерах всех участников системы, и поменять их везде невозможно.

Технология блокчейна позволяет обойтись без громоздкой централизованной структуры верификации и управления данными. Но существуют опасения, что в будущем махинации с этой системой станут возможны благодаря появлению принципиально новых вычислительных платформ — квантовых компьютеров. Поэтому исследователи уже сейчас ищут подходящие средства защиты: одним из них может стать квантовая криптография, которая позволяет защитить целостность данных в блокчейнах.

Российские исследователи разработали платформу блокчейна, в рамках которой можно использовать квантовое распределение ключей, то есть квантовую криптографию. При определённых конфигурациях сети это позволяет отказаться от элементов блокчейна, которые уязвимы к атакам с помощью квантового компьютера.

Предложенное решение уже протестировано на гетерогенной сети квантовых коммуникаций, созданной РКЦ с использованием линий «Газпромбанка». Подробнее об изысканиях учёных можно узнать здесь. 

Российский квантовый центр (РКЦ) сообщил о проведении уникального для нашей страны эксперимента: протестирована первая в РФ гетерогенная квантовая сеть.

Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно «подслушать» информацию, которая передаётся по таким каналам, попросту невозможно.

В июне прошлого года РКЦ запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале — 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве. Теперь же впервые испытана система, где используются одновременно два метода кодирования информации, что позволяет приспособить квантовые методы защиты к существующим криптографическим платформам.

Новая сеть состоит из трёх узлов и двух квантовых каналов, связанных друг с другом «доверенным повторителем». Квантовая защищённая связь сама по себе может быть установлена только напрямую между двумя точками. Если сеть имеет сложную структуру, то «квантовые участки» сети необходимо связывать друг с другом узлами с повторителями, в которых используются «обычные» методы обработки данных.

В рамках проведённого эксперимента оба квантовых канала сети были созданы на участках обычных оптоволоконных сетей в Москве. Один из них имел длину 30 километров, второй — 15 километров. При этом на первом участке данные кодировались с помощью поляризации фотонов, на втором — в их фазе.

Специалисты говорят, что применение двух методов кодирования в рамках одной сети позволяет использовать для обработки и шифрования данных уже существующие программные решения и платформы. Таким образом, появляется возможность встраивать квантовые каналы в существующую телекоммуникационную инфраструктуру. 

Министерство образования и науки Российской Федерации, по сообщению газеты «Известия», выделило 160 млн рублей на разработку передовых технологий защиты информации.

Речь, в частности, идёт о средствах квантового шифрования. Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Для обмена данными используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается перехватить данные. Поэтому незаметно похитить информацию, передающуюся по квантовым каналам, попросту невозможно.

В рамках нового проекта планируется создание распределённого центра обработки данных, включающего три локации. Они будут связаны друг с другом посредством оптических каналов.

Размещение серверов в нескольких физически удалённых точках улучшит защиту дата-центра от катастроф и терактов. Однако возникает необходимость обезопасить линии связи. Для этого и предлагается применять средства квантового шифрования.

В проекте примут участие компании «СМАРТС» (бывший оператор связи), Университет ИТМО (Санкт-Петербург) и ООО «Би Питрон» (Санкт-Петербург). На первом этапе планируется создание специализированной программной платформы для управления географически распределёнными ЦОД. Далее в эту систему внедрят квантовую технологию защиты каналов связи.

Эксперты говорят, что до сих пор подобных систем в нашей стране не было. Правда, на реализацию проекта потребуется не один год: так, комплекс необходимых программных средств будет разработан только концу текущего десятилетия. 

Специалисты Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ и Университета ИТМО реализовали пилотный проект по запуску первой в России многоузловой квантовой сети.

Как сообщают «Известия», опытная квантовая линия развёрнута на сети оператора связи ПАО «Таттелеком». Специальное оборудование интегрировано в оптоволоконную инфраструктуру: с его помощью генерируются, кодируются, передаются и принимаются однофотонные сигналы, посредством которых осуществляется защита передаваемой информации.

Нужно отметить, что экспериментальные образцы подобных защищённых систем связи существовали и ранее. Однако до недавних пор все они работали исключительно в лабораторных условиях, поскольку использовали специальное оптоволокно и другие компоненты, недоступные на коммерческом рынке.

Первая квантовая сеть, соединившая два узла, заработала в  университете ИТМО в 2014 году — тогда учёным удалось объединить два корпуса вуза по стандартному подземному оптоволоконному кабелю. А в прошлом году была введена в строй квантовая сеть, соединившая два здания «Газпромбанка» в Москве.

Новый пилотный проект — это первая в России квантовая сеть с четырьмя узлами. Система построена с применением оригинальных разработок российских специалистов. Главными задачами проекта названы: тестирование технологии, отработка механизмов интеграции квантовых каналов в существующую телекоммуникационную инфраструктуру и масштабирование квантовой сети.

Предполагается, что в перспективе квантовые сети с высоким уровнем защиты будут востребованы в корпоративном секторе, финансовой области, государственном сегменте, военной промышленности и пр.