Теги → квантовая топология
Быстрый переход

Россия наладит обмен данными с МКС по квантовому каналу

В начале следующего десятилетия в России планируется организовать испытания космической системы передачи информации с использованием принципов квантовой криптографии.

Фотографии Роскосмоса

Фотографии Роскосмоса

О проекте, как сообщает ТАСС, рассказали в Фонде перспективных исследований (ФПИ). Речь идёт о формировании сверхзащищённого канала обмена данными между Землёй и Международной космической станцией (МКС).

Технология квантовых коммуникаций основана на фундаментальных законах физики. Концепция предполагает передачу информации с использованием одиночных фотонов. Их состояния безвозвратно меняются при любом вмешательстве с целью перехвата данных. Поэтому незаметно похитить информацию, передающуюся по квантовым каналам, невозможно в принципе.

«Мы сейчас, как фонд, вместе с Роскосмосом готовим проект по испытанию системы распыления [квантового] криптографического ключа с космического аппарата, с МКС. Ожидаем, что года через три появится демонстрационный образец, который позволит проверить работоспособность технологии и технологические пределы по скорости, по искажению и так далее», — рассказали в ФПИ.

Нужно отметить, что крупные проекты по разработке и внедрению технологии квантовых коммуникаций активно ведутся в Китае, Японии, США и Европе. В перспективе такие системы могут быть востребованы во многих сферах, в том числе в финансовой области, коммерческом, государственном и военном секторах и пр. 

Создан «невозможный» метаматериал для вычислительных систем будущего

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» сообщает о том, что учёные смогли создать первый в мире квантовый метаматериал, который можно использовать в качестве элемента управления в сверхпроводящих электрических схемах.

В разработке невозможного в природе материала участвовали российские специалисты совместно с коллегами из Германии. В частности, вклад в проект внесли исследователи Университета Карлсруэ и Йенского института фотонных технологий.

Метаматериалы — вещества, свойства которых определяются не столько атомами, из которых они состоят, сколько тем, в какие структуры эти атомы собраны. Каждая такая структура имеет размеры в десятки или даже сотни нанометров и обладает собственным набором свойств, исчезающих при попытке разделить её на составляющие.

В рамках проекта был разработан квантовый метаматериал из усложнённых зеркальных кубитов. Обычный кубит состоит из схемы, в которую входят три джозефсоновских перехода. А в состав зеркального входят пять переходов, симметричных относительно центральной оси.

Выяснилось, что метаматериал, состоящий из зеркальных кубитов, может переключаться между двумя режимами. «В одном из режимов цепочка таких кубитов очень хорошо пропускает электромагнитное излучение в микроволновом диапазоне, при этом оставаясь квантовым элементом. В другом она поворачивает сверхпроводящую фазу на 180 градусов и запирает прохождение электромагнитных волн через себя. И тоже при этом остаётся квантовой системой», — говорят учёные.

Таким образом, новый материал можно использовать как управляющий элемент в системах передачи квантовых сигналов в цепях, из которых состоят квантовые компьютеры. Подробнее о работе можно узнать здесь

Запущена первая в РФ линия связи с квантовой защитой в городской инфраструктуре

Сбербанк и Российский квантовый центр (РКЦ) провели первый в нашей стране эксперимент по квантово-защищённой передаче реально используемых данных в городских условиях.

Фотографии РКЦ

Фотографии РКЦ

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.

Итак, сообщается, что линия связи с квантовой защитой организована между двумя московскими офисами Сбербанка — на улице Вавилова и на Большой Андроньевской улице. В рамках эксперимента использована гибридная система квантовой защиты информации.

Распределение ключей осуществляется с помощью квантовых коммуникаций: информация, которая используется для формирования ключей, кодируется в состояниях одиночных фотонов. Выработка криптографических ключей и шифрование данных производится при помощи уже существующих сертифицированных решений для защиты информации.

Квантово-распределённые ключи усиливают действующую инфраструктуру информационной безопасности. «Сбербанк стал первой организацией, получившей нашу установку квантовой защиты, которая уже готова для промышленной эксплуатации. В ходе эксперимента наше оборудование работало совместно с шифратором сетевого уровня. За счёт технологии квантовых коммуникаций мы обеспечили частую смену ключей в устройствах шифрования, что повышает уровень защиты данных. Кроме того, российские организации получат возможность использовать для защиты информации разработку именно из России, что важно для государства», — сообщили в РКЦ. 

Китай впервые в мире организовал канал квантовой связи между Землёй и спутником

Китайским специалистам, по сообщению агентства Xinhua, удалось впервые в мире организовать канал защищённой квантовой связи между спутником на орбите и наземным оборудованием.

Эксперимент проводился на базе космического аппарата QUESS — Quantum Experiments at Space Scale. Этот спутник был запущен 16 августа 2016 года с космодрома Цзюцюань в пустыне Гоби (северо-западная провинция Ганьсу) с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-2D». Оборудование на борту QUESS предполагает проведение нескольких видов исследований на основе технологии квантовой телепортации.

Сообщается, что в ходе осуществлённого эксперимента обмен данными производился между спутником и наземной станцией; причём расстояние варьировалось от 645 до 1200 км. Учёные говорят, что во время пролёта спутника над Китаем появляется 10-минутное окно — за это время может быть сгенерировано и отправлено около 300 Кбит криптографических ключей.

Проведённый эксперимент открывает путь к формированию абсолютно защищённых линий связи, которые позволят вести секретные переговоры и пересылать крайне важные данные без опасений утечки. Дело в том, что системы квантовой связи попросту невозможно прослушать. 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 Фонде перспективных исследований утвердили приоритетные задачи в области квантового шифрования

В Фонде перспективных исследований (ФПИ) состоялось заседание межведомственной рабочей группы, на котором были утверждены приоритетные задачи в области квантового шифрования и вычислений для государственной власти и банков, сообщает РИА Новости со ссылкой на ФПИ. Также на заседании был рассмотрен порядок формирования перечня приоритетных проектов.

Infineon Technologies

Infineon Technologies

В состав рабочей группы, созданной для разработки дорожной карты по развитию квантовых технологий в России, вошли представители организаций — потенциальных заказчиков, заинтересованных в развитии и внедрении квантовых технологий в конкретных областях.

На заседании также был утвержден обновлённый состав экспертной группы по технологиям квантовой обработки информации. В неё вошли ведущие ученые в этой области, которые будут работать совместно с межведомственной рабочей группой. «Такое сотрудничество позволит перевести глобальные, в том числе государственные задачи, которые формулируют государственные учреждения и крупные организации-заказчики, в формат конкретных проектов с чётким техническим заданием», — говорят в ФПИ.

Вопросы реализации приоритетных проектов в сфере квантовых коммуникаций будут в дальнейшем обсуждаться на проводимых ФПИ семинарах с участием учёных и представителей заказчиков.

Microsoft начинает инженерные работы над квантовым суперкомпьютером

Технология квантовых вычислительных систем построена на основе так называемых кубитов, способных хранить одновременно логическую единицу и ноль, что в свою очередь принципиально меняет характер расчётов: объём обрабатываемых значений растёт в геометрической прогрессии по отношению к числу квантовых битов. Компьютеры с несколькими сотнями таких базовых элементов способны соперничать с мощнейшими суперкомпьютерами, но, конечно, только в специализированных задачах вроде шифрования, искусственного интеллекта, моделирования климата, оптимизации сложных систем, химических и биологических процессов, поиска тёмной материи и прочего.

В технологическую гонку на раннем этапе готова включиться и Microsoft, причём корпорация уже говорит о квантовых вычислениях как о новом направлении бизнеса, а не просто исследовательском проекте. Команду по созданию квантового компьютера, входящую в состав недавно созданной Microsoft AI и Research Group, возглавил Тодд Холмдал (Todd Holmdahl) с опытом руководства командами разработчиков Kinect, HoloLens и Xbox.

Тодд Холмдал, руководитель научных и инженерных усилий Microsoft по созданию масштабируемых квантовых оборудования и ПО (фото Scott Eklund/Red Box Pictures)

Тодд Холмдал, руководитель научных и инженерных усилий Microsoft по созданию масштабируемых квантовых оборудования и ПО (фото Скотта Экланда (Scott Eklund)/Red Box Pictures)

При создании квантового компьютера компания будет использовать знания и опыт, накопленные в этой области подразделением Microsoft Research. Впрочем, речь не идёт о скором прорыве — господин Холмдал обозначил сроки: это произойдёт до его ухода на пенсию, а ему сегодня лишь 52 года, то есть речь может идти о десятилетии. К тому же руководитель нового компьютерного направления Microsoft не берётся утверждать, что поставленную задачу удастся выполнить: «Мы не можем быть на сто процентов уверены в успехе. Но в работе над такими важными вещами, способными изменить мир, определённо стоит пытаться и рисковать. Мне кажется, что именно сейчас мы близки к воплощению этих идей в жизнь».

Microsoft также наняла ведущих специалистов в области квантовых вычислений:

  • профессора Делфтского технического университета Нидерландов и директора центра квантовых технологий QuTech Лео Коувенховена (Leo Kouwenhoven);
  • профессора Института Нильса Бора Копенгагенского университета и директора Датского центра квантовых устройств Чарлза Маркуса (Charles Marcus);
  • профессора вычислительной физики Швейцарской высшей технической школы Цюриха Матиаса Тройера (Matthias Troyer);
  • профессора и директора Центра квантовых машин в Университете Сиднея (Австралия) Дэвида Райли (David Reilly).
Лео Коувенховен слева и Чарлз Маркус справа (фото Brian Smale)

Лео Коувенховен слева и Чарлз Маркус справа (фото Брайана Смэла (Brian Smale))

Компания надеется стать одним из лидеров новой области, усилив квантовыми технологиями свои облачные платформы. «Подобно классическим высокопроизводительным вычислениям, нам нужно не только оборудование, но и оптимизированное программное обеспечение», — пояснил Матиас Тройер, участвующий в проекте исследовательской группы Microsoft.

В прошлом году «Росатом» объявил о работах по созданию технологии обработки информации на основе сверхпроводящих кубитов, правда, тогда в России имелась лишь двухкубитная система. В то время как IBM собирается предложить 50-кубитный облачных сервис, а компания D-Wave Systems уже продаёт квантовый компьютер с 2000 кубитов.

Прототип российского «квантового телефона» появится летом

Около месяца назад мы сообщали, что исследователи из МГУ имени М.В.Ломоносова ведут работы над так называемым «квантовым телефоном» — системой, которая обеспечит сверхзащищённую связь. Теперь появились подробности об этом проекте.

Напомним суть инициативы. Квантовые технологии позволяют реализовать принципы абсолютно защищённой квантовой сети. Разговор с помощью проектируемого устройства будет невозможно перехватить или подслушать.

За безопасность отвечает разработанное физиками МГУ оборудование, обеспечивающее распределение симметричных криптографических ключей по квантовому каналу в автоматическом режиме при подключении к действующим волоконно-оптическим линиям.

Как сообщает газета «Известия», внешне «квантовый телефон» будет выглядеть как обычный смартфон с сенсорным экраном. В основу аппарата ляжет один имеющихся на рынке смартфонов, в котором заменят часть электронных компонентов.

Новинка, по замыслу разработчиков, должна иметь связь со стационарным компьютером. Последний соединяется оптическим кабелем со специальным устройством в центре сети, которое обеспечивает синхронизацию квантовых ключей.

Разработка «квантового телефона» — начальный этап проекта по созданию первой в России университетской квантовой сети. Исследования и разработки выполняются совместно с компанией ОАО «ИнфоТеКС». Планируется, что прототип сверхзащищённого аппарата будет продемонстрирован уже предстоящим летом. 

Microsoft удваивает усилия в области исследований квантовых вычислений

Квантовые вычислительные системы давно называются в качестве возможных преемников современных полупроводниковых. Microsoft Research много лет работает в этой области. Её расположенная в Санта-Барбаре Станция Q в университете Калифорнии изучает топологические квантовые вычисления.

Лаборатория включает учёных в области математики, физики и компьютерных наук и сотрудничает с академическими исследователями как непосредственно на месте, так и по всему миру. Цель — понять, как топологические фазы материи могут быть использованы для создания надёжной и масштабируемой вычислительной архитектуры.

В прошлом году Microsoft представила симулятор LIQUi|> (Language-Integrated Quantum Operations), который позволяет практически каждому заинтересованному человеку, имеющему современный ноутбук или настольный ПК, изучать возможности квантовых вычислений.

Теперь корпорация сообщила, что удваивает свои усилия в этой области. Microsoft уверенно делает ставку на возможность создания масштабируемого квантового компьютера на основе так называемых топологических кубитов (квантовых битов).

Руководитель из Microsoft Тодд Холмдал возглавит команду разработчиков квантовых систем и ПО

Руководитель из Microsoft Тодд Холмдал возглавит команду разработчиков квантовых систем и ПО

Возглавят этот исследовательский проект следующие ключевые руководители Microsoft:

  • давний руководитель из Microsoft Тодд Холмдал (Todd Holmdahl), который в прошлом уже претворял в жизнь в качестве продуктов ряд на первый взгляд фантастических исследовательских проектов — он возглавит научные и инженерные инициативы, призванные создать масштабируемую аппаратную и программную квантовую систему;
  • Чарльз Маркус (Charles M. Marcus) — профессор Института Нильса Бора при Университете Копенгагена и директор центра квантовых устройств, спонсируемого Датским национальным исследовательским фондом;
  • Лео Ковенховен (Leo Kouwenhoven) — заслуженный профессор Делфтского технического университета Нидерландов, в прошлом — основатель и руководителя QuTech (исследовательского центра квантовых технологий);
  • Маттиас Тройер (Matthias Troyer) — профессор Швейцарского федерального технологического института, специалист в области симуляций квантовых материалов, тестирования квантовых устройств, оптимизации квантовых алгоритмов и разработки ПО для квантовых компьютеров;
  • Дэвид Рэйли (David Reilly) — физик-экспериментатор, профессор и директор Центра квантовых машин при Сиднейском университете Австралии, его команда физиков и инженеров работает над с проблемами масштабирования квантовых систем.
Профессора Лео Ковенховен и Чарльз Маркус во время посещении Станции Q на конференции Microsoft в 2014 году

Профессора Лео Ковенховен и Чарльз Маркус во время посещении Станции Q на конференции Microsoft в 2014 году

В Китае появилась самая протяжённая в мире линия защищённой квантовой связи

Самая протяжённая в мире линия защищённой квантовой связи отныне действует в Китае, о чём сообщает агентство Xinhua.

Система связала Хэфэй (городской округ в провинции Аньхой КНР) и Шанхай, крупнейший город Поднебесной. На развёртывание необходимой инфраструктуры ушло приблизительно три года. На текущий момент линия имеет протяжённость 712 км; на ней расположены одиннадцать доверенных узлов.

Ввод в строй нового коммуникационного канала является частью более крупного проекта по созданию сверхзащищённой линии связи, которая в перспективе свяжет Шанхай и Пекин, столицу Китая. Общая протяжённость составит около 2000 км.

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.

Ожидается, что Китай будет использовать новую систему в научных целях, а также для безопасного обмена данными между различными ведомствами и учреждениями. 

Новый «Квантовый центр» поможет в создании передовых компьютеров и систем связи

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» и Российский квантовый центр (РКЦ) сообщили об объединении усилий с целью ускорения исследований в области квантовых систем.

Фотографии «МИСиС»

Фотографии «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» и РКЦ входят в число ведущих научных организаций нашей страны, специализирующихся на квантовых технологиях. В рамках совместного проекта будет сформирован «Квантовый центр» НИТУ «МИСиС».

Сообщается, что все лаборатории РКЦ будут размещены в НИТУ «МИСиС», для чего планируется выделить помещения общей площадью около 2000 м2. На базе нового центра будут сформированы передовые исследовательские и экспериментальные площадки. Планируется привлечение ведущих российских и зарубежных учёных.

Центр также будет заниматься разработкой и внедрением образовательных программ для подготовки молодых специалистов, которые в будущем составят ядро российской квантовой школы.

В целом, новая структура должна способствовать разработке квантовых компьютеров и систем связи, которые откроют совершенно новые возможности в самых разных областях. 

Новая статья: Сюрпризы квантовой топологии

Данные берутся из публикации Сюрпризы квантовой топологии

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥