Em que tipo de projetos quânticos estão trabalhando os engenheiros russos e estrangeiros.
/ Unsplash / Shahadat ShemulO que são redes quânticas?
Redes quânticas são sistemas de transmissão de dados cujo princípio de operação é baseado nas leis da mecânica quântica. As informações nessas redes são transmitidas por cabos de fibra óptica usando fótons polarizados por qubits. Uma das propriedades definidoras dos fótons é a "fragilidade". Como
são destruídas quando lidas, é quase impossível ouvir redes quânticas. Mesmo que um invasor realize um ataque MITM e se conecte a um canal de transmissão de dados, a parte receptora imediatamente entenderá que o canal está comprometido, pois receberá "pacotes" com um grande número de erros.
Redes quânticas são usadas para distribuir chaves criptográficas entre sistemas de computação clássicos. Por exemplo, no ano passado, os engenheiros chineses
lançaram esse sistema. Ele usa lasers para trocar dados com satélites em órbita. Uma tecnologia semelhante em 2017 foi
proposta por especialistas alemães - eles usaram a infraestrutura terrestre e o hardware de satélite existentes para transmitir dados.
/ Unsplash / Quentin KemmelOutra área de aplicação de redes quânticas é a
união de computadores quânticos. As máquinas quânticas já são capazes de resolver alguns problemas mais rapidamente do que os sistemas de computação clássicos - por exemplo, no campo de aprendizado de máquina e modelagem. Se você combinar dispositivos quânticos em clusters, poderá acelerar ainda mais as simulações físicas e químicas (em particular, para contribuir para o desenvolvimento de moléculas complexas para novos medicamentos).
Quem os desenvolve
O desenvolvimento de redes quânticas envolveu muitas instituições mundiais da América, Europa e Ásia.
Acredita-se que a primeira rede quântica tenha sido desenvolvida nos EUA por ordem da
DARPA no início dos anos 2000. Ele ainda opera e conecta vários laboratórios militares em Massachusetts. Na mesma época, redes quânticas começaram a ser construídas na Europa. Em seguida, os países da UE investiram vários milhões de euros no projeto
SECOQC , no qual projetam soluções quânticas para garantir a segurança do estado.
O que temos em Habré:
Um dos principais problemas das redes quânticas da época era a incapacidade de transmitir um fóton a longa distância (raramente ultrapassava
50 km ). Os fótons são "frágeis" e são facilmente destruídos sob a influência da temperatura (este é o chamado efeito de
decoerência ). Portanto, hoje estão sendo desenvolvidos ativamente sistemas que podem aumentar o alcance da transmissão. Por exemplo, engenheiros holandeses
criam repetidores especiais que prolongam a "vida útil" dos quanta. Os cientistas já estão construindo uma rede de testes entre Delft e Haia. Presumivelmente no próximo ano, conectará quatro cidades da Europa ao mesmo tempo. Tecnologia semelhante está sendo desenvolvida por especialistas das universidades de Toronto, Osaka e Toyama. Em fevereiro de 2019, eles introduziram o conceito de um repetidor quântico capaz de transmitir fótons até
800 km (em teoria).
Os desenvolvimentos nesta área são realizados por uma equipe de físicos dos EUA e da Suíça. No final do ano passado, eles
introduziram um fotodetector com um nível de ruído muito baixo, o que possibilitou o envio de uma chave criptográfica a uma distância de 421 km, mantendo uma alta taxa de transferência de dados. Segundo os desenvolvedores, a largura de banda da rede excedeu o desempenho de suas experiências anteriores em mais de 100 vezes.
/ CC BY-SA / Hisakuni FujimotoHoje, porém, a China é considerada o detentor absoluto de recordes. Em 2016, os engenheiros chineses
lançaram um satélite de comunicações quânticas e
transmitiram qubits a uma distância de mais de 1.200 km. No verão passado, usando esse satélite, os engenheiros
realizaram uma ligação segura entre as Academias de Ciências da China e da Áustria.
Como você está na Rússia
Uma das primeiras redes quânticas em nosso país foi lançada por engenheiros da ITMO em 2014. Cabo de fibra óptica foi colocado entre os dois edifícios da universidade. Dois anos depois, com a ajuda de colegas de Kazan, a
rede tornou -
se com vários nós - quatro nós foram colocados a uma distância de 40 km um do outro.
Três anos atrás, os físicos do RCC - Russian Quantum Center introduziram sua rede quântica. A óptica foi colocada entre duas margens de Moscou - o comprimento do cabo era de 30 km. E neste verão, os físicos do RCC
anunciaram a criação da primeira rede quântica interempresarial na Federação Russa. Conectou os escritórios do Sberbank, Gazprombank e PwC, uma empresa que oferece serviços de consultoria e auditoria.
Outro exemplo de desenvolvimento - em 2017, especialistas da Universidade Estadual de Moscou
introduziram uma linha telefônica quântica. As informações de voz entre os interlocutores foram
transmitidas por um cabo de fibra óptica de 50 km. Por sua criptografia, o servidor de distribuição de chaves quânticas, localizado a 25 km, era responsável.
O número de desenvolvimentos quânticos continuará aumentando. E isso criará grandes redes quânticas que conectarão muitas cidades do país ao mesmo tempo. Apenas no mês passado, os planos para implantar uma rede quântica com criptografia de dados foram
anunciados na Russian Railways. Segundo os iniciadores do projeto, ele contribuirá para melhorar a segurança do transporte ferroviário.
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