Mostanáig a kvantumhálózatok csak kisebb skálán, az új eredmény körülbelül felében, vagy szigorúan ellenőrzött laboratóriumi körülmények között váltak ki, pricy hűtőberendezésekkel.
A német tudósok sikeresen bebizonyították a rekordszintű kvantumkommunikációs hálózatot a meglévő infrastruktúra segítségével, amely egy áttörés, amely a kvantumszámítógépek „ultrabiztos” kapcsolatát vezetheti be.
A kvantumkommunikáció egy feltörekvő technológia, amely kvantummechanikai hatásokat használ az információátvitelhez.
Az utóbbi években jelentős figyelmet fordított az alkalmazásokban, mint például a kvantumszámítás, a biztonságos adatátvitel és a nagy precíziós érzékelőhálózatok.
A kvantumhálózatok eddig csak kisebb méretben, az új eredmény távolságának körülbelül fele, vagy szigorúan ellenőrzött laboratóriumi körülmények között, pricitású hűtőberendezéssel.
A Toshiba Europe kutatói kvantumjeleket küldtek egy 254 kilométeres kereskedelmi rost-optikai hálózaton, különös tekintettel a Frankfurt és a Kehl között.
A meglévő telekommunikációs infrastruktúrát, a szokásos egy üzemmódú szálakat használták, amelyeket már a mai internetes infrastruktúrára használtak.
„A túlzott kvantumkommunikáció összes korábbi telepítése sokkal rövidebb távolságra korlátozódott, az általunk elértek körülbelül felére. És ennek oka a korábbi technológia alapvető korlátozása”-mondta Mirko Pittaluga, a Toshiba Europe volt vezető kutatójának, a következő 2022 Plusz-nek.
„Kísérletünk az első, a kvantumkommunikációs protokollok egy specifikus hatékony osztályának megvalósítása, amelyet koherens kvantumkommunikációnak hívnak”-tette hozzá.
Mi a kvantumkommunikáció, és miért van szükségünk rá?
A kvantumszámítás példa nélküli potenciált a jobb teljesítményben olyan hasznos alkalmazásokhoz, mint például a gyógyszer -felfedezés és az optimalizálás, a fejlett feldolgozásnak köszönhetően.
De az ilyen hatalmas számítási teljesítmény felhasználható a hagyományos titkosítás megszakítására is.
Amikor a mai internetet használjuk, hogy kommunikáljunk valakivel online valakivel egy weboldalon vagy videohíváson keresztül, akkor létrehozunk egy titkosítási kulcsot a megfelelővel.
„A jelenlegi kommunikációs biztonsági módszerek olyan matematikai problémákon alapulnak, amelyeket a számítógépek számára meglehetősen nehéz megoldani, és ez egy nagyon jó feltételezés a klasszikus számítógépekkel.” Robert Woodward, a Fibre-Quantum kommunikáció vezetése a Toshiba Europe-ban mondta az EuroneWS-nek.
„De a kvantum -korszakban ez a feltételezés lebomlik, és most a kvantum számítógépek képesek megtámadni a ma használt titkosítást” – tette hozzá.
A szakértők szerint az ilyen fejlett technológiákhoz új hálózati rendszert kell felépítenünk, amely a kvantum utáni világban szükséges biztonságot nyújtja.
„A biztonság és a magánélet valóban a digitális gazdaság gerince, és valóban nélkülözhetetlen a mai társadalomban. Tehát biztonságosan kell kommunikálnunk” – mondta Woodward.
A Quantumnak sokkal több számítási ereje van bizonyos feladatokhoz, de arra is képes, hogy megszakítsa a jelenleg kommunikáció módját – tette hozzá.
„Tehát amit a kvantumkommunikációban csinálunk, az a Quantum -ot használjuk, mint technológiát a probléma megoldására” – mondta.
A Toshiba Europe Team legutóbbi kísérlete ultrabiztos kommunikációt mutatott be az egyetlen fényfoton, az egyetlen fényű részecske felhasználásával.
„Az egyes fotonok használata miatt hatékonyan képesek vagyunk megnyitni ezt az új kvantummechanika eszközkészletet, és ezzel új funkciókat, például ultrabiztonsági kommunikációt érünk el”.
„A titkos szósz”
Ez a megközelítés, amely a fényjelek fázisának nagyon hosszú távolságon belüli megőrzésére támaszkodik, kihívást jelent a laboratóriumon kívül.
Szükség volt nagy, összetett és drága berendezésekre is, amelyek némelyikének szinte abszolút nullára, vagy mínusz 273 Celsius fokra kell lehűlni.
„De a megközelítésünkkel mindezeket a kihívásokat legyőztük a skálázható és egyszerűbb technológiával, amely lehetővé tette számunkra egy élvonalbeli kvantumkommunikációs protokoll megvalósítását, amelyet Twin Field Quantum Key Distribution néven hívnak, amely valójában a titkos szósz, amit tettünk”-mondta Woodward.
A kutatók szerint a klasszikus adatokhoz tervezett szokásos szálak valójában meglehetősen hatékonyak a kvantumjelek továbbításában is, de velejáró veszteségeiket megfelelően kell kezelni.
Az egyik irányba folyó információk helyett, mint a hagyományos kvantumkommunikációhoz, a tervük lehetővé teszi mindkét felhasználó számára, hogy kvantumjeleket küldjön egy központi csomópontba, ahol a jeleket kombinálják.
Az új megközelítés lehetővé tette a kutatók számára, hogy megduplázzák a kommunikációs távolságot, és sokkal nagyobb területet érjenek el, miközben a meglévő szálinfrastruktúrát használják.
A kutatók összehasonlítják a kvantumkommunikáció potenciálját a rézhuzalokról és az elektronikus kommunikációról az optikai rostra és az optikai kommunikációra való áttérés hatására.
„A legszembetűnőbb az, amit tettünk, az az, hogy nagyon praktikus és skálázható technológiával csináltuk, ami azt jelenti, hogy potenciálisan sokszor megismételhetjük ezeket a jövőben, és megmutatva, hogy alapvetően ezek a kommunikáció nagyon fejlett formái valójában kompatibilisek a valós operatív környezetekkel”-mondta Pittaluga.
„És valóban azt gondoljuk, hogy ez egy jelentős előrelépés a gyakorlati és nagyszabású kvantumhálózatok számára”-tette hozzá.
Noha a Quantum Internet a kutatási közösség következő forradalmának köszönhető, ez a gyakorlati és nagyszabású kvantumhálózatokban ez az áttörés inkább a kvantum-internet felé mutató építőelemekhez hasonló, a kutatócsoport magyarázta ..
„Még nem vagyunk a telepítés pillanatában, amely hasonló a jelenlegi internethez” – mondta Pittaluga.
„Bemutatottunk egy kvantumhálózatot. Tehát egy olyan hálózat, amelynek van ilyen képessége a kvantuminformációk terjesztésére. És amikor arra gondolok, hogy továbbra is növeljük ezt a kvantumhálózat megvalósításának képességét, nagyon nagy kvantum internetet fogunk építeni” – tette hozzá.
Számos ország versenyez egy kvantumhálózat felépítéséért, és erősen befektet, és a szakértők szerint Kína az egyik élenjáró.
Az Európai Bizottság célja egy EU-szintű kvantumhálózat kidolgozása az Európai kvantumkommunikációs infrastruktúra-kezdeményezésen (EUROQCI).
2021 -ben az EUROQCI -t stratégiai prioritásnak nevezték ki, és a tagállamok jelenleg azon dolgoznak, hogy kidolgozzák és telepítsük a Quantum Key Distribution (QKD) linkeket, ami egy nagyon biztonságos módszer a titkosítási kulcsok cseréjére.
A Petrus EuroQCI, az EU által finanszírozott konzorcium szerint a nemzeti kvantumkommunikációs infrastruktúra-projektek felügyelete érdekében a kontinensen a cél az, hogy 2027-ig működési páneurópai kvantumkommunikációs infrastruktúra legyen.
A történetről bővebben nézze meg a videót a fenti médialejátszóban.
