Internet cuántica: ¿qué es y cómo funciona? Ventajas. red cuántica

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Estudios recientes llevados a cabo por científicos europeos y rusos han demostrado que el movimiento de información cuántica y clásica puede coexistir con éxito dentro de los límites de las mismas líneas de transmisión de datos de fibra óptica. Esto hace posible en el futuro una transición gradual de la Internet habitual a una red basada en las paradojas de las partículas elementales, la red de Internet cuántica.

Acelerar la investigación

Se está gestando una revolución en la industria informática. Físicos de la Universidad de Pensilvania han dicho que los chips de silicio convencionales alcanzarán su límite en cuatro años. No será posible reducirlos más, por lo que las computadoras ordinarias no tienen mucho tiempo de vida.

Serán reemplazados por tecnologías fundamentalmente nuevas, computadoras cuánticas. En lugar de chips habrá partículas elementales. Gracias a esto, es posible reducir drásticamente el tamaño y aumentar la productividad. Hasta ahora, estos prototipos no son más rápidos que una computadora débil, pero es solo cuestión de tiempo. A su vez, utilizando el potencial más poderoso, será posible resolver más rápidamenteproblemas y dificultades en la implementación de una Internet cuántica fundamentalmente nueva.

Misterios de la internet cuántica

¿Cómo funciona Internet cuántico? ¿Qué es y cuál es su esencia? La diferencia es que se basa en las leyes de la mecánica cuántica. Ha sido adoptado por los científicos como un campo candente y vanguardista que se puede utilizar para describir fenómenos que no se comprenden completamente. Uno de ellos es el efecto fotoeléctrico.

Las paradojas de la física cuántica al servicio de la humanidad

Hoy está claro: en nuestro futuro cercano entrará un fenómeno como el Internet cuántico. ¿Qué nos puede traer esto o cómo será? Quizás este sea otro s alto, similar a la introducción de transistores semiconductores en el pasado.

Su principio se basa en la propiedad de superposición y entrelazamiento cuántico. No tiene un giro definido, y al medir uno, el segundo muestra lo contrario. Para una comprensión más completa, esto significa que cada partícula elemental portadora de información está conectada de forma invisible con su par "enredado". Además, la distancia entre ellos no juega ningún papel, la información se transmite instantáneamente.

Usando estas leyes anómalas, se abren grandes oportunidades en la velocidad y confidencialidad de la transferencia de datos. Es imposible interceptar la información enviada de esta manera sin ser notado: cualquier lectura deja rastros o destruye la información original.

La velocidad es más rápida de lo que se pensaba

En cuanto a los últimos datos sobre la medición de la velocidad de transferencia de datos, asombran nuestra imaginación. Supera en diez a la velocidad de la luzMil veces. Pero, lo más probable, los científicos en el futuro encontrarán que la velocidad de transmisión de la señal es mucho más alta que la determinada anteriormente, tal es la Internet cuántica. ¿Qué significa? ¿Qué nos puede dar esto? Quizás la transmisión de señales a distancias antes impensables en el espacio y nuevos descubrimientos.

Nuevas tecnologías en fotones

En la tecnología de conversión de fotones en un portador de información, los científicos rusos han encontrado el uso de cristales cultivados artificialmente, a saber, diamantes.

Resulta que cuando la luz atraviesa cristales, adquiere la propiedad de un líquido y comienza a formar gotas, vórtices, ondas. Se puede dirigir a través de cualquier canal. En general, se comporta como un líquido. Incluso puede propagarse a una velocidad muy lenta o incluso detenerse.

Esto es muy interesante por un lado y muy importante, porque te permite manipular la luz y hacer cualquier cosa, incluso obtener un fenómeno como una red cuántica de Internet. Esto le permite ser utilizado como un agente de transferencia de información. Ahora su principal portador es una carga eléctrica. Pero es un objeto imperfecto. Por lo tanto, cualquier movimiento o aceleración de una carga eléctrica provoca pérdidas de energía que van al medio ambiente y calientan el procesador y los elementos del microcircuito.

La propia Internet le cuesta a la humanidad más del 5% de la energía que produce. Por lo tanto, la sustitución de un electrón por fotones conduciría idealmente a una reducción en la pérdida de una cantidad colosal de energía. En consecuencia, el costo de la propia Internetcaerá.

Internet cuántico en Rusia

Los trabajos en Rusia sobre internet cuántico son únicos. A pesar de la escasa financiación y todo tipo de obstáculos, los científicos han realizado suficientes experimentos y han logrado una posición de liderazgo en esta área.

Como resultado, logramos crear una institución única y de alto nivel. Combina grupos experimentales y teóricos, así como investigación aplicada. Este instituto está financiado en parte por Gazprombank, en parte por el estado en varias formas. En cualquier caso, este es el ejemplo que debería seguir la ciencia rusa sin detenerse en nada.

Conquistando nuevos territorios

En la etapa actual de desarrollo de Internet cuántica, solo se pueden nombrar tecnologías de protección de datos que utilizan criptografía cuántica. Actualmente, estas redes son conexiones punto a punto bastante simples. Los científicos tienen como objetivo crear soluciones colaborativas que combinen diferentes canales y métodos de encriptación.

Si sigues la implementación de la idea, los resultados de los investigadores rusos serán más significativos. Un ejemplo es el detector emisor de fotones individuales que se está desarrollando en el Instituto Kurchatov.

Para la existencia de un descubrimiento como Internet cuántico, los científicos deben resolver las dificultades de combinar equipos especiales para la transmisión de datos cuánticos y las redes de telecomunicaciones existentes en la actualidad.

Los principales problemas radican en la solución de conmutación y amplificación de señal. Si envía información cuántica a través de una fibra óptica estándar, no pasará por el regenerador. Por lo tanto, una solución es convertir la señal en eléctrica y luego volver a su posición original.

Hoy el límite es de trescientos kilómetros. Esta es la distancia a la que es necesario regenerar la señal óptica. También necesitamos un prototipo de interruptor cuántico. La cantidad total de tareas problemáticas se puede resolver solo dentro de diez años. Sin embargo, en los círculos científicos se discute sobre la posibilidad de "ensillar" la Internet cuántica. ¿Qué puede aportar y cómo puede ayudar? Hoy en día no existe una respuesta inequívoca, pero la solución al problema de introducir y acercar dichas tecnologías al ciudadano medio definitivamente mejorará su calidad de vida y seguridad.

Se acerca una nueva era

China ha establecido un ambicioso proyecto hoy para hacer una transmisión de red cuántica de 1200 kilómetros usando satélite.

Por el momento se ha alcanzado una distancia máxima de cien kilómetros. Los científicos han desarrollado cómo proteger la señal de los efectos de las condiciones meteorológicas. Sin embargo, es más probable que esta sensación no esté relacionada con la teletransportación, que aumenta cada año, sino con la criptografía cuántica, en otras palabras, un nuevo sistema de cifrado de datos.

Un código cuántico no se puede piratear, más precisamente, cuando se piratea, la información desaparece. En la era de la guerra cibernética, esto significa invulnerabilidad. La criptografía cuántica ha sido utilizada durante mucho tiempo por aquellos que buscan garantías.seguridad. Cómo, por ejemplo, hace unos años, los bancos suizos comenzaron a intercambiar datos sobre sus clientes a través de una red cuántica. Hoy están limitados a una distancia de varias decenas de kilómetros. El Russian Quantum Center se está preparando para introducir el mismo sistema, así como para dominar la transmisión de una señal cuántica a través de un satélite espacial.

Introducción e implementación

Mientras tanto, se lanzó la primera red cuántica de Internet en San Petersburgo entre dos edificios universitarios en Rusia.

La información se transmite utilizando las leyes de la física cuántica. Las corporaciones y los gobiernos más inteligentes ahora están invirtiendo en esta área. La futura tecnología de transferencia de información se está implementando sobre la base de la existente. Cable de fibra óptica, computadora familiar, pero un nuevo enrutador y generador de fotones.

La existencia de la nueva Internet comienza con un láser, donde se encuentra la fuente de fotones individuales. Tienen una buena propiedad para transmitir información de forma segura. Un solo fotón no se puede dividir. La clave está formada de tal manera que la lectura no es posible. Para convertir un fotón en un portador de información, el sistema cambia su estado, la fase de la oscilación de la onda de impulso. Hoy en día, el nivel de desarrollo de la tecnología cuántica es comparable al aspecto que tenían las comunicaciones móviles hace treinta años, pasarán otros cinco o diez años y los cuantos de fotones podrán brindarnos una Internet de información segura.

Internet cuántico en Kazán

Se ha lanzado una red de Internet cuántica en Tatarstán, su sitio experimental se encuentra en Kazán. Este programaes un logro importante en el desarrollo de las comunicaciones cuánticas en Rusia. Según los científicos, es absolutamente inmune a los ataques de piratas informáticos.

Hoy en día, la protección de nuestra red de Internet se basa en el cifrado de algoritmos matemáticos, pero incluso el código más complejo se puede descifrar. Cuanto más potentes sean las capacidades informáticas de los piratas informáticos, más fácil y rápido será calcular el algoritmo de cifrado.

La tecnología descrita en el artículo se convertirá en una nueva estructura de seguridad de red. Quantum Internet en Kazan se combinará en cuatro nodos a una distancia de 30 a 40 kilómetros entre sí. El costo de recoger entre dos puntos es de unos cien mil dólares. En el tramo experimental, la red mostró una velocidad cuántica de internet de 117 kb/s con una distancia de dos kilómetros y medio. Este resultado es un orden de magnitud superior al de los ensayos europeos. En la red, la tasa de pérdida de transmisión de bits cuánticos en el canal óptico fue de veinte dB. Esto es equivalente a una línea de cien kilómetros de largo.

Cabe señalar que este proyecto involucra la línea operativa de la red de telecomunicaciones de la infraestructura Tattelecom.

La red conectará ciudades

En 2017, está previsto iniciar un proyecto para introducir nueva tecnología. Quantum Internet en Tatarstan permitirá conectar oficinas en diferentes ciudades. Esta es una de las principales tareas establecidas por el Kazan Quantum Center KNITU-KAI y su líder. Al ver sus éxitos, uno cree sin lugar a dudas que así será.