Wat de quantum internet lijkt in mijn gedachten.Foto: Oliver Deisenroth (Wikimedia Commons)
Het duurt iets meer dan aanmelden om de gebreken in de huidige internet—vooral, hoe gemakkelijk het is om te stelen of gegevens onderscheppen. Een toekomstige oplossing voor deze problemen zou een upgrade die is gebaseerd op de nieuwste ontwikkelingen in de wetenschap van de subatomaire deeltjes: een quantum internet.
Vorige week, drie wetenschappers van de gerenommeerde QuTech center op de
De technische Universiteit Delft (TU Delft) bleek een stappenplan voor hoe deze quantum internet zou moeten ontwikkelen. Ze zijn ook van plan om verbinding te maken met vier steden met een quantum link in 2020 rapporten MIT Tech Review. En vandaag, Universiteit van Chicago wetenschappers aangekondigd dat ze van plan zijn om een quantum link over een 30-mijl afstand. Wetenschappers zijn echt serieus over deze quantum internet idee.
“Ik denk dat het nuttig is om een visie te hebben als je wilt iets in de echte wereld,” Stephanie Wehner, een professor in de quantum informatie aan de TU Delft en de roadmap co-auteur, vertelde Gizmodo. “We hoopten om richtlijnen te geven voor mensen die willen om deze netwerken in de echte wereld.”
Een quantum internet is niet een upgrade naar de reguliere internet zo veel als een addendum. Volgens de roadmap, die is gepubliceerd in Science, “de visie van een quantum internet is om fundamenteel nieuwe internet technologie door het inschakelen van quantum communicatie tussen twee punten op Aarde.” Zoals over het algemeen het geval is met de ontluikende technologie, het is niet duidelijk wat alle toepassingen voor een quantum internet zou het gewoon nog niet. Maar er zijn al een paar ideeën. Misschien zal het aanbieden van een groter cybersecurity, helpen om beter te synchroniseren van klokken, het verbeteren van de telescoop netwerken zoals die in de hoop om het imago van de Melkweg in de centrale zwarte gat, het verbeteren van sensor technologie, of de toegang tot de macht van een quantum computer processor via de cloud.
Een dergelijk netwerk verschilt van een klassieke netwerk in de kern. Het internet geeft de data vertaald naar de fundamentele eenheden genoemd bits, altijd gelijk is aan nul of één. Een quantum internet kunnen brengen qubits, die een superpositie van nul en één, wat betekent dat ze kunnen hebben waarden die gedeeltelijk nul en gedeeltelijk op hetzelfde moment. Hoop dat qubits kunnen zorgen voor meer krachtige berekeningen met rijkere sub-onderdelen. Maar ze bieden ook een aantal communicatie voordelen. U kunt verstrikken qubits, wat betekent dat ze behandeld wiskundig als enkelvoudige eenheden, ongeacht de afstand tussen hen. Qubits kunnen niet worden gekopieerd—elke poging daartoe zou worden ontdekt. Qubits automatisch nul of één van zodra ze gemeten (op basis van een waarschijnlijkheid die zijn gecodeerd in de qubit de waarde).
Quantum communicatie kan u toelaten om berekeningen uit te voeren op de quantum cloud zonder de quantum computer te weten wat de berekening heeft gedaan. Of u kan verstrikken een qubit over een lange afstand—als gemeten, de twee in elkaar verstrengelde qubits kunnen nemen op willekeurige hetzelfde antwoord als gemeten, onmogelijk om van te voren bepaald en het onmogelijk is voor derden om te weten.
Wehner en haar medewerkers de’ paper beschrijft een stappenplan voor het bereiken van de quantum internet droom. Een dergelijk project zou vereisen een quantum-kanaal, of een fysieke link te zenden qubits; het zou moeten quantum repeaters die het mogelijk maken voor twee qubits te verstrikken over grote afstanden; en, ten slotte, zou het quantum nodes dat kan een eenvoudige apparaten die maatregel de qubits’ waarden of full-scale quantum computer processors.
Stap één is het een repeater netwerk, waarbij de punten verbonden aan de repeater kan ontvangen quantum encryptie sleutels (maar quantum informatie kan niet worden verzonden). Stap twee zou een netwerk waar elke node kan het verzenden van een qubit naar een andere. Stap drie kan verstrengeling tussen twee willekeurige knooppunten. Stap vier kan de knooppunten in feite het bewaren van de kwantumtoestand. De laatste twee stadia betrekken daadwerkelijk aansluiten en koppelen van quantum-processors te staan voor de berekeningen dan de link.
Het papier is een belangrijk werk; een ‘ manifest voor de quantum internet,” Ciaran Lee, research fellow aan de University College London, vertelde Gizmodo. “Het grote ding over de manier waarop deze stadia zijn beschreven is dat als onze technologische vermogens te verbeteren, en we gaan vanaf een podium, compleet nieuwe applicaties beschikbaar komen die niet mogelijk is in de vorige fase.” Elke stap biedt een voordeel van de vorige ontbrak.
Er zijn uitdagingen langs de weg, natuurlijk. We zijn in de eerste fase, hoewel sommige experimenten zijn nu al op meer gevorderde stukken van het netwerk. Maar alle van de uitdagingen van de quantum computing, zoals hoe gemakkelijk qubits uit elkaar vallen in de reguliere bits, zijn hier van toepassing. Wehner dacht dat de grootste hedendaagse beperking is dat, eenvoudig gezegd: het duurt te lang voor het genereren van verstrengeling.
Experimenten zijn gaande om vooraf de status van deze quantum, netwerken, met inbegrip van de quantum-netwerk in Nederland gepland voor 2020. China heeft ook een satelliet, Micius, gebruikt voor quantum experimenten, hoewel qubit waarden kunnen niet worden opgeslagen of bewerkt in de knooppunten (het is altijd gemeten als nul of één, in plaats van het retourneren van een manipulatable de kwantum-toestand). Hoewel Wehner opgemerkt dat de Verenigde Staten eerder is een beetje stil op het gebied van ondersteuning voor quantum internet onderzoek, dingen intensiveren. De nieuw aangekondigde project, gefinancierd door het AMERIKAANSE Ministerie van Energie en geleid door de Universiteit van Chicago onderzoekers, momenteel aan het testen verstrengeling over 30 km over een eerder sluimerend glasvezel-link.
Nogmaals, het begin van de dag, en het gebied is nog relatief klein. “We moeten de trein een generatie studenten die de toekomstige gebruikers van deze technologie,” David Awschalom, Universiteit van Chicago quantum informatie professor, vertelde Gizmodo. “Een mooi ding over het bouwen van een quantum-platform als de onze is dat het zal een enorme educatieve platform.”
Zal de quantum internet ooit echt gerealiseerd worden? Wie weet, maar op zijn minst is er een plan.
Deel Dit Verhaal