Справочный центр: 8 (800) 707-37-99

Квантовая сеть

Квантовая сеть – это коммуникационная сеть, которая предназначена для предохранения передаваемой информации посредством применения основополагающих законов квантовой механики.



Идея передачи данных и их предохранения данным способом стала предметом всеобщего обсуждения после того, как успехом увенчались эксперименты по квантовой телепортации.

Достижения и перспективы квантовых сетей

В начале лета 2016 года исследователи Российского квантового центра активировали первую в стране линию квантовой связи в масштабах города. Был проведен канал, протяжность которого составляла более 30 км.

Сеть соединила между собой два отделения «Газпромбанка» в столице на основе имеющейся линии из оптоволокна. По ней транспортировался ключ для распознания сообщений, которые передаются между отделами организации. Именно квантовая сеть позволяет сделать передачу сведений максимально безопасной и надежной.

Сведения о ключе несут единичные фотоны в форме собственных характеристик. При совершении кем-либо попытки их измерения происходит непоправимое нарушение квантового состояния фотона. Оно улавливается адресатом сигнала при осуществлении сверки фрагмента ключа.

Согласно историческим заметкам первая квантовая сеть была спроектирована в 2010 году в Соединенных Штатах специалистами Лос-Аламосской лаборатории. В 2013 году она состояла из главного сервера и 3 клиентских машин.

Длина сети – 48 километров, основной составляющей выступал оптоволоконный кабель. Посредством применения сети осуществлялась передача данных в зашифрованном виде. Производилась даже пересылка видеофайлов.

Особенность использования квантовых сетей кроется в следующем: посредством их применения появляется возможность надежно предохранить информацию. Измерение квантового объекта ведет к отклонениям от нормы, потому любые попытки ознакомиться с передаваемыми данными станут понятны, и получатель будет информирован о том, что совершались попытки перехвата информации.

Многоузловая квантовая сеть

Все современные аналоги имеют идентичную проблему, которая заключается в том, что передача сведений может осуществляться по маршруту из пункта А в точку В. Такие ограничения выступают в роли следствия самой квантовой механики. То есть установление пути следования предполагает чтение фотонов, а это способствует их изменению и становится причиной утраты сведений.

Условная схема приведена ниже:



Чтобы отыскать пути решения вопроса и шагнуть дальше в развитии, исследователи из национальной лаборатории в Лос-Аламосе сделали вывод, что квантовая сеть с центральным узлом может быть реконструирована.

Над проблемой проектирования многоузловой сети также работают исследователи из:

  • России;
  • Китая;
  • Италии;
  • Канады.

Так, первая в РФ квантовая сеть на много узлов(пока функционирует в условиях тестирования) запущена в Татарстане, об этом сообщили научные разработчики в конце лета 2016 года.

Цель – прокладывание сети между пунктами: Казань – Набережные челны.

Китаем также планируется запуск квантовой сети в ближайшее время по маршруту Пекин – Шанхай (2 тыс. км).

Суть квантовой передачи данных по сети



Криптографическая квантовая сеть — новейшая система передачи данных, работающая по законам квантовой механики.

Криптографическая квантовая сеть привлекает высокоскоростной способностью передавать данные, но, главное, она обеспечивает их высокую защиту от несанкционированного взлома.

Как только ученым удастся разработать механизм соединения спутника-ретранслятора с наземным объектом, наступит новая эра информационных технологий - квантовая.

Квантовый бит (q-бит) — основной объект, ответственный за передачу данных. По физическим характеристикам он представляет собой поляризованный фотон, состояние которого невозможно прочитать дважды. После того, как он переместился по каналу оптической связи, его состояние меняется, и повторная попытка прочтения выдаст совсем другой результат.

Это позволяет обеспечить высокую защиту передачи любой информации и объясняет заинтересованность ученых в создании безопасной квантовой системы коммуникации.

Как передаются фотонные сигналы?

На оптоволоконную сеть устанавливается специальное оборудование. Основная задача этого оборудования — генерировать, кодировать, передавать, принимать и считывать информационные однофотонные импульсы. Приемное устройство измеряет поляризацию квантового бита, после чего он поглотится счетчиком фотонов и исчезнет.



Успешное внедрение квантовых технологий

Активные работы по разработке квантовой сети для передачи информации ведется с 2011 года в Китае. На сегодняшний день ученые продвинулись в исследованиях настолько глубоко, что это позволило им создать и начать тестирование спутника, который готовят для запуска на орбиту. Если его запуск и вывод его на орбиту пройдет удачно, это позволит в будущем создать единую сеть передачи данных с помощью квантовых битов.

Внутри спутника находится специальное устройство, оснащенное:

  • детекторами фотонов;
  • лазерным диодом;
  • зеркалами и прочими составляющими.

Детекторы принимают фотоны от лазера BluRay, а затем разбивают их на части, после чего снимают информацию о свойствах пары.

Российские ученые также активно занимаются исследованиями в области квантовой передачи данных. Яркое доказательство этому — создание первой в России компьютерной многоузловой сети в Татарстане, работа которой основана на принципах квантовой криптографии.

Квантовая криптография объединит четыре узла, два из которых находятся в Казани, расстояние между ними — 30 40 км.

В пилотной сети квантовые последовательности генерируются на линии 2,5 км со скоростью 117 кбит/с, что на порядок выше, чем в аналогичных европейских проектах. В будущем планируется соединить многоузловой квантовой сетью офисы и учреждения городов Татарстана, причем расстояние между узлами составит 100 км.



Больше о достижениях, перспективах, технологиях квантовой сети можно узнать на ежегодной выставке «Связь».


Читайте другие наши статьи:

Усилители сотовой связи
Телекоммуникационное оборудование
Радиорелейная связь