Hvad quantum internettet ser ud i mit sind.Foto: Oliver Deisenroth (Wikimedia Commons)
Det tager lidt mere end at logge på for at se de mangler i dagens internet—primært, hvor let det er at stjæle eller opsnappe data. En fremtidig løsning på disse problemer kunne være en opgradering, der bygger på de seneste fremskridt inden for videnskab sub-atomare partikler: en kvante-internet.
Bare i sidste uge, tre forskere fra det berømte QuTech center på
Delft University of Technology (TU Delft) viste en køreplan for, hvordan denne quantum internettet skal udvikle sig. De planlægger også at tilslutte fire byer med en quantum link senest i 2020, rapporter MIT Tech Review. Og i dag, University of Chicago forskere meddelt, at de planlægger at oprette en quantum linket på en 30 km afstand. Forskere er virkelig at få alvorlige om dette kvante-internet idé.
“Jeg tror, det er nyttigt at have en vision, hvis du ønsker at sætte noget i den virkelige verden,” Stephanie Wehner, en professor i quantum information på TU Delft og køreplan co-forfatter, fortalte Gizmodo. “Vi håbede at tilbyde retningslinjer for folk, der ønsker at gennemføre disse netværk i den virkelige verden.”
En kvante-internet ikke er en opgradering til den almindelige internet så meget som et tillæg. Ifølge den køreplan, som er offentliggjort i Science, “vision af et kvante-internet, er at give en grundlæggende ny internet-teknologi ved at give quantum kommunikation mellem to punkter på Jorden.” Som det generelt er tilfældet med spirende teknologi, er det ikke klart, hvilke alle anvendelser af et kvante-internet ville være endnu. Men der er allerede et par ideer. Måske det vil give øget cybersecurity, hjælpe til bedre at synkronisere ure, forbedre teleskop netværk som dem i håb om at billedet Mælkevejens centrale sorte hul, styrke-sensor-teknologi eller tillader, at adgang til magt af en quantum computer processor via skyen.
Sådan et netværk adskiller sig fra en klassisk netværk på sin meget centrale. Internettet overfører data oversættes til de grundlæggende enheder, der kaldes bits, altid lig med enten nul eller en. En kvante-internet kan overføre qubits, som tager på en superposition af nul og en, hvilket betyder at de kan have værdier, der er delvist nul, og delvist et på samme tid. Nogle håber, at qubits kan give mulighed for en mere kraftfuld beregninger med rigere sub-komponenter. Men de tilbyder også nogle kommunikation fordele. Du kan vikle qubits, hvilket betyder, at de er behandlet matematisk som enkelte enheder, uanset afstanden mellem dem. Qubits kan ikke kopieres—ethvert forsøg på at gøre det ville blive opdaget. Qubits automatisk bliver til nul eller en, så snart de er målt (baseret på en sandsynlighed, der er kodet i bendt ‘ s værdi).
Quantum kommunikation kan give dig mulighed for at udføre beregninger på quantum cloud uden quantum computer at kende beregning af, hvad det har gjort. Eller du kan vikle et øjebliksbillede over en lang afstand—hvis der måles, er de to viklet ind qubits kunne tage på den samme tilfældige svar, når der måles, umuligt at være forudbestemt, og umuligt for en tredje part til at vide.
Wehner og hendes samarbejdspartnere ” paper fremlægger en køreplan for at nå kvante-internet drøm. Et sådant projekt ville kræve en kvante-kanal, eller en fysisk forbindelse til at overføre qubits; det skulle quantum repeatere, som ville gøre det muligt for to qubits til at vikle over store afstande; og endelig, at det ville kræve quantum ende knuder, der kan være en simpelt som enheder, der måler qubits’ værdier eller fuld-skala kvantecomputer processorer.
Første trin ville være en repeater netværk, hvor de punkter, der er forbundet til repeateren kan modtage kvante-kryptering, nøgler (men quantum information kan ikke indberettes). Trin to ville være et netværk, hvor enhver node kan sende et øjebliksbillede til en anden. Trin tre tillader entanglement mellem to noder. Trin fire giver noder til rent faktisk at gemme den kvantemekaniske tilstand. De sidste to trin indebærer faktisk at koble op og forbinder quantum-processorer for at give mulighed for beregninger over linket.
Papiret er et vigtigt arbejde; et “manifest for kvante-internet,” Ciaran Lee, research fellow ved University College London, fortalte Gizmodo. “Den store ting om den måde, disse faser er blevet sat ud, er det, som vores teknologiske evner at forbedre, og vi bevæger os op fra en scene, helt nye applikationer bliver tilgængelige, som ikke var muligt på den foregående etape.” Hvert trin giver en fordel for de tidligere manglede.
Der er udfordringer på vejen, selvfølgelig. Vi er i en fase, selvom nogle eksperimenter, der allerede arbejder på mere avancerede dele af netværket. Men alle de udfordringer, quantum computing, såsom hvor let qubits falde fra hinanden i regelmæssig bits, der gælder her. Wehner troede, at den største dag begrænsning er, at der, sagde simpelthen, det tager for lang tid at generere indvikling.
Eksperimenter er i gang for at fremme den tilstand af disse quantum netværk, herunder quantum netværk i Holland planlagt til 2020. Kina har også en satellit, Micius, der anvendes til quantum eksperimenter, selv om bendt værdier kan ikke gemmes eller manipuleret på noder (det er altid målt som enten nul eller én, i stedet for at returnere en manipulatable quantum state). Selvom Wehner bemærkes, at Usa har tidligere været en lidt stille i form af støtte til kvante-internet forskning, ting tager til. Den nyligt annoncerede projekt, finansieret af det AMERIKANSKE Department of Energy og ledet af University of Chicago forskere, der i øjeblikket ved at teste entanglement over 30 km i løbet af en tidligere hvilende fiber-optisk link.
Igen, det er tidlige dage, og området er stadig relativt lille. “Vi er nødt til at uddanne en generation af studerende, der vil være de fremtidige brugere af denne teknologi,” David Awschalom, University of Chicago quantum information professor, fortalte Gizmodo. “En anden god ting ved at bygge en kvantecomputer platform som vores er, at det vil give en enorm pædagogisk platform.”
Vil quantum internet nogensinde virkelig blive realiseret? Hvem ved—men i det mindste er der en plan.
Dele Denne Historie