Was die Quanten-internet sieht aus wie in meinem Kopf.Foto: Oliver Deisenroth (Wikimedia Commons)
Es dauert etwas mehr als anmelden, um zu sehen, die Fehler in der heutigen internet—vor allem, wie einfach es ist, zu stehlen oder abfangen von Daten. Eine zukünftige Lösung für diese Probleme könnte sein, ein upgrade, das sich auf die neuesten Fortschritte in der Wissenschaft von subatomaren Teilchen: ein Quanten-internet.
Gerade Letzte Woche, drei Wissenschaftler von der renommierten QuTech center an der
Delft University of Technology (TU Delft) zeigte einen Fahrplan dafür, wie das Quanten-internet entwickeln sollte. Sie auch planen, verbinden Sie vier Städte mit einem quantum link bis 2020, Berichte MIT Tech-Review. Und heute, Wissenschaftler der University of Chicago angekündigt, dass Sie planen ein quantum link über eine 30-Meile Strecke. Sind die Wissenschaftler wirklich ernst über diese Quanten-internet-Idee.
“Ich denke, es ist nützlich, eine vision zu haben, wenn Sie wollen, um etwas in der realen Welt,” Stephanie Wehner, professor für Quanteninformation an der TU Delft und Fahrplan co-Autor, sagte Gizmodo. “Wir hofften, bieten Leitlinien für die Menschen, die umsetzen wollen, diese Netzwerke in der realen Welt.”
Ein Quanten-internet ist nicht ein upgrade auf die reguläre internet so viel als Nachtrag. Laut der roadmap, die in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht, “die vision von einem Quanten-internet zu ermöglichen-das ist die grundlegend neue internet-Technologie, durch die Aktivierung der Quanten-Kommunikation zwischen zwei beliebigen Punkten auf der Erde.” Wie ist im Allgemeinen der Fall mit der im entstehen begriffenen Technologie, es ist nicht klar, was all die Verwendungen für ein Quanten-internet wäre nur noch. Aber es gibt da schon ein paar Ideen. Vielleicht wird es bieten eine höhere Sicherheit im Internet, die helfen, besser zu synchronisieren, Uhren, verbessern Teleskop-Netzwerke wie die Hoffnung, Bild der Milchstraße, das schwarze Loch im Zentrum, Verbesserung der Sensorik, oder erlauben den Zugriff auf die macht des Quanten-computer-Prozessor über die cloud.
Ein solches Netzwerk unterscheidet sich von einem klassischen Netzwerk in seinem Kern. Das internet überträgt Daten, übersetzt in die grundlegenden Einheiten, die als bits, immer entweder gleich null oder eins sein. Ein Quanten-internet übertragen könne qubits, die auf eine überlagerung von null und eins, d.h. Sie können Werte haben, die teilweise null und teilweise eine zur gleichen Zeit. Einige hoffen, dass qubits erlauben kann, für leistungsfähigere Berechnungen mit reicher sub-Komponenten. Sie bieten aber auch einige-Kommunikation Vorteile. Sie können sich verwickeln, qubits, was bedeutet, dass Sie behandelt sind mathematisch als einzelne Einheiten unabhängig von der Trennung zwischen Ihnen. Qubits können nicht kopiert werden—jeder Versuch, so zu tun, würde erkannt werden. Qubits automatisch in die null oder ein, sobald Sie gemessen (basierend auf einer Wahrscheinlichkeit kodiert sind, in den qubit-s-Wert).
Quanten-Kommunikation erlauben könnte, Sie zum durchführen von Berechnungen auf der quantum-cloud, ohne die Quanten-computer wissen, was die Berechnung getan hat. Oder Sie verwickeln könnte ein qubit über eine lange Distanz—wenn gemessen wird, die zwei verschränkten qubits nehmen könnte auf die gleiche zufällige Antwort, wenn gemessen wird, kann nicht vorherbestimmt werden und unmöglich für eine Dritte Partei zu wissen.
Wehner und Ihre Mitarbeiter’ Papier legt einen Fahrplan zur Erreichung der Quanten-internet Traum. Ein solches Projekt erfordern würde, einen Quanten-Kanal, oder eine physikalische Verbindung zu übertragen qubits; es müssten Quanten-Repeater, die erlauben würde, für zwei qubits miteinander zu verschränken über große Entfernungen; und schließlich, es würde Quanten-end-Knoten, die eine einfache Geräte, die Messen die qubits’ Werte oder full-scale-quantum-computer-Prozessoren.
Schritt eins wäre ein repeater-Netzwerk, in dem die Punkte verbunden, um die repeater empfangen können Quanten-Verschlüsselungsschlüssel (aber Quanteninformation kann nicht übertragen werden). Schritt zwei wäre, ein Netzwerk, in dem alle Knoten senden kann, ein qubit zu anderen. Schritt drei ermöglicht die Verschränkung zwischen zwei beliebigen Knoten. Die vierte Stufe ermöglicht es die Knoten zu speichern der Quanten-Zustand. Die letzten beiden Stufen umfassen eigentlich Einhaken und Verknüpfung von Quanten-Prozessoren zu ermöglichen, für Berechnungen über den link.
Das Papier ist eine wichtige Arbeit; ein “Manifest für die Quanten-internet” Ciaran Lee, research fellow am University College London, sagte Gizmodo. “Die große Sache über die Art, wie diese Stufen wurden festgelegt wird, wie unsere technologischen Fähigkeiten verbessern, und wir bewegen uns von einer Phase gänzlich neue Anwendungen, die nicht möglich der vorherigen Stufe.” Jeder Schritt bietet einen Vorteil der vorherigen fehlte.
Es gibt Herausforderungen auf dem Weg, natürlich. Wir sind in phase eins, obwohl einige Experimente sind bereits arbeiten an fortgeschrittenen Teile des Netzwerks. Aber all die Herausforderungen des quantum computing, wie leicht qubits auseinander fallen in regelmäßigen bits, die hier gelten. Wehner dachte, die größten heutigen Einschränkung ist, dass, sagte nur, es dauert zu lange, zu generieren Verschränkung.
Experimente sind im Gange, um vorab den Zustand dieser Quanten-Netzwerke, einschließlich der Quanten-Netzwerk in den Niederlanden geplant für 2020. Auch China hat einen Satelliten, Micius, verwendet für Quanten-Experimente, obwohl qubit-Werte können nicht gespeichert werden oder manipuliert werden, die in den Knoten (es ist immer gemessen als entweder null oder eins, anstatt eine manipulierbare Quantenzustand). Obwohl Wehner darauf hingewiesen, dass die Vereinigten Staaten bisher ein wenig ruhiger im Bezug auf die Unterstützung für Quanten-internet-recherche, die Dinge sind zu intensivieren. Die neu angekündigten Projekt, gefördert durch das US Department of Energy und geleitet von der Universität von Chicago Forscher testen derzeit Verschränkung über 30 Meilen, die über einen vorher ruhenden Faser-Optik-link.
Wieder, es ‘ s frühen Tagen, und das Feld ist noch relativ klein. “Wir müssen trainieren generation von Studenten, die künftig als Nutzer dieser Technologie,” David Awschalom, University of Chicago professor für quantum information, sagte Gizmodo. “Eine nette Sache über den Aufbau einer quantum-Plattform, wie der unseren, dass es ein enormes Bildungs-Plattform.”
Wird das Quanten-internet jemals wirklich realisiert werden? Wer weiß—aber zumindest gibt es einen plan.
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