¿En qué tipo de proyectos cuánticos están trabajando los ingenieros rusos y extranjeros?
/ Unsplash / Shahadat Shemul¿Qué son las redes cuánticas?
Las redes cuánticas son sistemas de transmisión de datos cuyo principio de funcionamiento se basa en las leyes de la mecánica cuántica. La información en dichas redes se transmite a través de cables de fibra óptica utilizando qubits, fotones polarizados. Una de las propiedades definitorias de los fotones es la "fragilidad". Se
destruyen cuando se leen, por lo que las redes cuánticas son casi imposibles de escuchar. Incluso si un atacante realiza un ataque MITM y se conecta a un canal de transmisión de datos, la parte receptora comprenderá de inmediato que el canal está comprometido, ya que recibirá "paquetes" con una gran cantidad de errores.
Las redes cuánticas se utilizan para distribuir claves criptográficas entre los sistemas informáticos clásicos. Por ejemplo, el año pasado, los ingenieros chinos
lanzaron dicho sistema. Utiliza láseres para intercambiar datos con satélites en órbita. Expertos alemanes
propusieron una tecnología similar en 2017: utilizaron la infraestructura terrestre y el hardware satelital existentes para transmitir datos.
/ Unsplash / Quentin KemmelOtra área de aplicación de las redes cuánticas es la
unión de las computadoras cuánticas. Las máquinas cuánticas ya pueden resolver algunos problemas más rápido que los sistemas informáticos clásicos, por ejemplo, en el campo del aprendizaje automático y el modelado. Si combina dispositivos cuánticos en grupos, puede acelerar aún más las simulaciones físicas y químicas (en particular, para contribuir al desarrollo de moléculas complejas para nuevos medicamentos).
Quien los desarrolla
El desarrollo de redes cuánticas involucró a muchas instituciones mundiales de América, Europa y Asia.
Se cree que la primera red cuántica se desarrolló en los Estados Unidos por orden de
DARPA a principios de la década de 2000. Todavía opera y conecta varios laboratorios militares en Massachusetts. Casi al mismo tiempo, las redes cuánticas comenzaron a construirse en Europa. Luego, los países de la UE invirtieron varios millones de euros en el proyecto
SECOQC , en el que diseñan soluciones cuánticas para garantizar la seguridad del estado.
Lo que tenemos sobre Habré:
Uno de los principales problemas de las redes cuánticas de esa época era la incapacidad de transmitir un fotón a larga distancia (rara vez superaba los
50 km ). Los fotones son "frágiles" y se destruyen fácilmente bajo la influencia de la temperatura (este es el llamado efecto de
decoherencia ). Por lo tanto, hoy se desarrollan activamente sistemas que pueden aumentar el rango de transmisión. Por ejemplo, los ingenieros holandeses
crean repetidores especiales que extienden la "vida útil" de los cuantos. Los científicos ya están construyendo una red de prueba entre Delft y La Haya. Presumiblemente el próximo año conectará cuatro ciudades en Europa a la vez. Una tecnología similar está siendo desarrollada por expertos de las universidades de Toronto, Osaka y Toyama. En febrero de 2019, introdujeron el concepto de un repetidor cuántico capaz de transmitir fotones de hasta
800 km (en teoría).
Los desarrollos en esta área son manejados por un equipo de físicos de los Estados Unidos y Suiza. A fines del año pasado,
introdujeron un detector de fotos con un nivel de ruido muy bajo, lo que permitió enviar una clave criptográfica a una distancia de 421 km, manteniendo una alta velocidad de transferencia de datos. Según los desarrolladores, el ancho de banda de la red excedió el rendimiento de sus experimentos anteriores en más de 100 veces.
/ CC BY-SA / Hisakuni FujimotoPero hoy China se considera el poseedor absoluto del registro en el rango. En 2016, los ingenieros chinos
lanzaron un satélite de comunicaciones cuánticas y
transmitieron qubits a una distancia de más de 1,200 km. El verano pasado, utilizando este satélite, los ingenieros
realizaron una llamada segura entre las Academias de Ciencias de China y Austria.
Como te va en rusia
Una de las primeras redes cuánticas en nuestro país fue lanzada por los ingenieros de ITMO en 2014. Se tendió un cable de fibra óptica entre los dos edificios de la universidad. Dos años después, con la ayuda de colegas de Kazán, la
red se convirtió en múltiples nodos: se colocaron cuatro nodos a una distancia de 40 km entre sí.
Hace tres años, los físicos del RCC - Russian Quantum Center presentaron su red cuántica. La óptica se colocó entre dos bancos de Moscú: la longitud del cable era de 30 km. Y este verano, los físicos del RCC
anunciaron la creación de la primera red cuántica inter-corporativa en la Federación Rusa. Conectó las oficinas de Sberbank, Gazprombank y PwC, una empresa que ofrece servicios de consultoría y auditoría.
Otro ejemplo de desarrollo: en 2017, especialistas de la Universidad Estatal de Moscú
introdujeron una línea telefónica cuántica. La información de voz entre los interlocutores se
transmitió a través de un cable de fibra óptica de 50 km. Para su encriptación, el servidor de distribución de claves cuánticas, ubicado a 25 km, fue el responsable.
El número de desarrollos cuánticos continuará aumentando. Y esto creará grandes redes cuánticas que conectarán muchas ciudades del país a la vez. El mes pasado, se
anunciaron planes para desplegar una red cuántica con cifrado de datos en Russian Railways. Según los iniciadores del proyecto, contribuirá a mejorar la seguridad del transporte ferroviario.
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