Prospek untuk jaringan kuantum: siapa yang terlibat di dalamnya dan mengapa

Apa jenis proyek kuantum yang sedang dikerjakan oleh insinyur Rusia dan asing.


/ Unsplash / Shahadat Shemul

Apa itu jaringan kuantum?

Jaringan kuantum adalah sistem transmisi data yang prinsip operasinya didasarkan pada hukum mekanika kuantum. Informasi dalam jaringan tersebut ditransmisikan melalui kabel serat optik menggunakan qubit - foton terpolarisasi. Salah satu sifat yang menentukan dari foton adalah “kerapuhan”. Mereka hancur ketika dibaca, sehingga jaringan kuantum hampir mustahil untuk didengarkan. Bahkan jika seorang penyerang melakukan serangan MITM dan terhubung ke saluran transmisi data, pihak penerima akan segera memahami bahwa saluran tersebut dikompromikan, karena akan menerima "paket" dengan sejumlah besar kesalahan.

Jaringan kuantum digunakan untuk mendistribusikan kunci kriptografi antara sistem komputasi klasik. Sebagai contoh, tahun lalu, insinyur Cina meluncurkan sistem seperti itu. Menggunakan laser untuk bertukar data dengan satelit di orbit. Teknologi serupa pada 2017 diusulkan oleh para ahli Jerman - mereka menggunakan infrastruktur berbasis darat dan perangkat keras satelit untuk mengirimkan data.


/ Unsplash / Quentin Kemmel

Area lain penerapan jaringan kuantum adalah penyatuan komputer kuantum. Mesin kuantum sudah mampu memecahkan beberapa masalah lebih cepat dari sistem komputasi klasik - misalnya, di bidang pembelajaran mesin dan pemodelan. Jika Anda menggabungkan perangkat kuantum ke dalam kelompok, Anda dapat mempercepat simulasi fisik dan kimia (khususnya, untuk berkontribusi pada pengembangan molekul kompleks untuk obat-obatan baru).

Siapa yang mengembangkannya

Pengembangan jaringan kuantum melibatkan banyak lembaga dunia dari Amerika, Eropa dan Asia.

Diyakini bahwa jaringan kuantum pertama kali dikembangkan di Amerika Serikat atas perintah DARPA pada awal 2000-an. Itu masih beroperasi dan menghubungkan beberapa laboratorium militer di Massachusetts. Sekitar waktu yang sama, jaringan kuantum mulai dibangun di Eropa. Kemudian negara-negara UE menginvestasikan beberapa juta euro dalam proyek SECOQC , di mana mereka merancang solusi kuantum untuk memastikan keamanan negara.

^{Apa yang kita miliki di Habré:}

• Toolkit untuk penyedia: webinar tematik tentang sistem untuk bekerja dengan lalu lintas dan konfigurasi mereka
• Hal utama tentang pertempuran untuk netralitas jaringan di AS adalah kronologi peristiwa dan keadaan saat ini
• Siapa yang mengimplementasikan IPv6, dan apa yang menghambat perkembangannya

Salah satu masalah utama jaringan kuantum pada waktu itu adalah ketidakmampuan untuk mengirimkan foton dalam jarak jauh (jarang melebihi 50 km ). Foton "rapuh" dan mudah dihancurkan di bawah pengaruh suhu (inilah yang disebut efek dekoherensi ). Oleh karena itu, sistem saat ini sedang dikembangkan secara aktif yang dapat meningkatkan jangkauan transmisi. Misalnya, insinyur Belanda membuat repeater khusus yang memperpanjang "masa hidup" kuanta. Para ilmuwan sudah membangun jaringan uji antara Delft dan Den Haag. Agaknya tahun depan akan menghubungkan empat kota di Eropa sekaligus. Teknologi serupa sedang dikembangkan oleh para ahli dari universitas Toronto, Osaka dan Toyama. Pada bulan Februari 2019, mereka memperkenalkan konsep repeater kuantum yang mampu mentransmisikan foton hingga 800 km (secara teori).

Perkembangan di bidang ini ditangani oleh tim fisikawan dari Amerika Serikat dan Swiss. Pada akhir tahun lalu, mereka memperkenalkan detektor foto dengan tingkat kebisingan yang sangat rendah, yang memungkinkan untuk mengirim kunci kriptografi ke jarak 421 km dengan tetap mempertahankan kecepatan transfer data yang tinggi. Menurut pengembang, bandwidth jaringan melebihi kinerja percobaan sebelumnya sebanyak lebih dari 100 kali.


/ CC BY-SA / Hisakuni Fujimoto

Tapi hari ini Cina dianggap sebagai pemegang rekor absolut dalam jangkauan. Pada 2016, insinyur Cina meluncurkan satelit komunikasi kuantum dan mentransmisikan qubit pada jarak lebih dari 1.200 km. Musim panas lalu, menggunakan satelit ini, para insinyur melakukan panggilan aman antara Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok dan Austria.

Bagaimana kabarmu di Rusia

Salah satu jaringan kuantum pertama di negara kami diluncurkan oleh para insinyur ITMO pada tahun 2014. Kabel serat optik diletakkan di antara dua bangunan universitas. Dua tahun kemudian, dengan bantuan rekan-rekan dari Kazan, jaringan menjadi multi-node - empat node ditempatkan pada jarak 40 km dari satu sama lain.

Tiga tahun lalu, fisikawan dari RCC - Pusat Kuantum Rusia memperkenalkan jaringan kuantum mereka. Optik diletakkan di antara dua bank Moskow - panjang kabel adalah 30 km. Dan musim panas ini, fisikawan dari RCC mengumumkan penciptaan jaringan kuantum antar-perusahaan pertama di Federasi Rusia. Ini menghubungkan kantor Sberbank, Gazprombank dan PwC, sebuah perusahaan yang menawarkan jasa konsultasi dan audit.

Contoh pengembangan lain - pada 2017, spesialis dari Moscow State University memperkenalkan saluran telepon kuantum. Informasi suara antara lawan bicara ditransmisikan melalui kabel serat optik 50 km. Untuk enkripsi, server distribusi kunci kuantum, yang terletak 25 km, bertanggung jawab.

Jumlah perkembangan kuantum akan terus meningkat. Dan ini akan menciptakan jaringan kuantum besar yang akan menghubungkan banyak kota di negara itu sekaligus. Baru bulan lalu, rencana untuk menyebarkan jaringan kuantum dengan enkripsi data diumumkan di Kereta Api Rusia. Menurut penggagas proyek, itu akan berkontribusi untuk meningkatkan keselamatan transportasi kereta api.

^{Apa yang kami tulis di blog perusahaan:}

• DDOS dan 5G: “pipa” lebih tebal - lebih banyak masalah
• Bagaimana menyediakan Wi-Fi gratis di bandara, kafe dan hotel agar tidak melanggar hukum
• Penagihan - apa yang ada di jantung penyedia layanan Internet

PS Toolkit untuk penyedia: webinar kami tentang sistem untuk bekerja dengan lalu lintas .