novosti-kosmonavtiki-2

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.



Квантовая связь

Сообщений 1 страница 5 из 5

1

https://ria.ru/20190217/1550922530.html

Ключи от квантового мира. Как китайцы создают новый интернет
МОСКВА, 17 фев — РИА Новости, Альфия Еникеева. В августе 2016-го с космодрома Цзюцюань был запущен первый в мире квантовый спутник "Мо-Цзы" (QUESS). Аппарат обошелся Китайской академии наук почти в сто миллионов долларов. Спустя два с половиной года и целой серии удачных научных экспериментов ясно, что эти расходы полностью оправдались. Благодаря "Мо-Цзы" китайцы ушли далеко вперед в области квантового шифрования и безопасной передачи данных. Догнать их будет непросто.

Квантовая угроза

Главная угроза последних нескольких лет — мощный квантовый компьютер, способный взломать любую, даже самую надежную систему защиты информации. Над его созданием трудятся государственные и коммерческие структуры по всему миру. Пока существуют два подобных устройства. Первый — 128-кубитный компьютер канадского производства D-wave — работает частично в квантовом режиме и может решать лишь узкий спектр задач — машинное обучение, искусственный интеллект, но с произвольно заданными задачами он пока не справляется.
Второй, 51-кубитный квантовый компьютер создала группа ученых из Гарвардского университета под руководством одного из основателей Российского квантового центра Михаила Лукина. Это устройство считается сегодня одной из самых мощных вычислительных машин такого рода, и предполагается, что в решении задач оно покажет себя лучше, чем классические компьютеры.
"Квантовая информация обрабатывается по другим принципам. Здесь по одному и тому же каналу мы можем континуально передать существенно больше данных, чем в случае с классической информацией. Классический бит принимает всего два значения — ноль и единица, а квантовый (так называемый кубит) принимает значения всех возможных суперпозиций между нулем и единицей. Есть подозрение, что и человеческий мозг в значительной степени работает по этим принципам. Кроме того, квантовая система позволяет справиться с проклятием размерности. Когда мы работаем со сложной вычислительной задачей, ресурсы, необходимые для ее решения, экспоненциально растут вместе с объемом данных. При квантовой системе обработки информации этот рост будет не экспоненциальный, а полиномиальный, то есть существенно меньше. Это значит, что квантовый компьютер справится с задачами, нерешаемыми на обычном устройстве. Поэтому сейчас многие системы переориентируются на квантовую обработку информации. Пока это очень дорого, но все над этим работают. И китайцы, я считаю, продвинулись в этом вопросе чуть дальше остальных", — пояснил РИА Новости ведущий научный сотрудник Института космических исследований РАН, доктор физико-математических наук Михаил Алтайский.

Запутанные фотоны
Главный козырь китайских ученых в мире квантовой информации — спутник "Мо-Цзы", запущенный на орбиту в августе 2016 года. Аппарат оснащен специальным оборудованием для проведения квантовых экспериментов — в том числе источником запутанных фотонов и квантовым излучателем. С их помощью ученые хотели построить квантовую систему связи между спутником и станциями на Земле.
Планировалось, что источник фотонов — кристалл, в котором происходит спонтанное параметрическое рассеяние, — будет порождать пару запутанных частиц одновременно, а квантовый излучатель — распределять их между станциями, которые, замерив состояние полученных частиц, обменяются данными измерений и таким образом сгенерируют одноразовый пароль. Считается, что ни подсмотреть, ни взломать его будет невозможно, даже при помощи мощного квантового компьютера.
Запутанные фотоны — одно из самых удивительных явлений квантового мира. Будучи разделены и находясь на большом расстоянии друг от друга, они продолжают вести себя как единая система. Иными словами, если в какой-то точке планеты измерить состояние одной частицы из пары, то это моментально изменит физическую действительность для второй частицы, где бы она ни находилась. Именно на этом принципе и работает квантовая система связи, выстроенная "Мо-Цзы".
"Передать информацию через спутник при помощи запутанных фотонов — задача крайне сложная. В первую очередь из-за атмосферы. Возникают большие помехи — рассеяние, дополнительные фотоны, ведь там могут быть еще источники света", — уточнил Михаил Алтайский, объясняя важность работы китайских физиков.

В космос и обратно
Уже через год после запуска, когда появились первые результаты экспериментов, стало понятно, что система передачи работает, информация защищена квантовым ключом шифрования, а физический принцип локальности мира, как и предсказывалось, нарушается.
В июле 2017 года китайские ученые сообщили, что с помощью квантового спутника смогли передать запутанные фотоны на рекордно большие расстояния — свыше 1200 километров. Для сравнения: максимальное расстояние, на которое ранее физики пересылали пары частиц на Земле по оптико-волоконному кабелю, — всего 400 километров.
В процессе эксперимента источник запутанных фотонов порождал около шести миллионов пар запутанных частиц в секунду. Затем с помощью двух телескопов фотоны отправляли к наземным обсерваториям, находящимся в Тибете, Урумчи и Юньнане. В результате физики зарегистрировали более тысячи событий, когда обе частицы из пары достигали пунктов назначения.
Обратный способ отправки запутанных фотонов — из наземной обсерватории Нгари в Тибете на "Мо-Цзы" — тоже оказался удачным. Источник фотонов создавал свыше четырех тысяч пар запутанных частиц в секунду. При помощи лазера один фотон из пары отправлялся к спутнику, а второй оставался на Земле. Согласно полученным данным, квантовая запутанность между поверхностью планеты и "Мо-Цзы" сохранялась.
Более того, впоследствии ученые из наземной обсерватории телепортировали поляризацию фотона, успешно отправив на спутник 911 частиц. Точность достигала 80 процентов, а потери составили от 41 до 52 децибел, иными словами, долетал один фотон из ста тысяч. Передача подобного сигнала по оптоволокну заняла бы времени в 20 раз больше, чем время жизни Вселенной.

Квантовый интернет
Тогда ученые, проводящие эксперимент, отмечали, что, несмотря на успешную демонстрацию квантовой запутанности, пока рано говорить о практическом применении этого метода. Однако уже пару месяцев спустя пресс-служба Китайской академии наук сообщила, что физики КНР и Австрии при помощи "Мо-Цзы" провели первую межконтинентальную "телепортацию" частиц и сеанс видеосвязи, защищенный на квантовом уровне — при помощи шифровальных ключей, переданных через спутник.
Для этого китайские ученые совместили спутниковые каналы квантовой связи с уже имеющейся наземной квантовой сетью, соединяющей Пекин, Шанхай и другие китайские города. Аналогичную сеть построили между Веной и городом Грац, где находятся станции космической квантовой связи. Эти сети и "Мо-Цзы" помогли установить видеосвязь между Австрией и Китаем.
А в начале 2018 года квантовый спутник впервые передал реальные данные по каналу, защищенному квантовым шифрованием, связав Грац и китайский город Силун, расстояние между которыми 7,6 тысячи километров. Из Пекина в Вену китайские ученые передали снимки "Мо-Цзы", а их австрийские коллеги отправили обратно фотографию физика Эрвина Шредингера. Как отмечали тогда авторы работы, с помощью спутника удалось сконструировать межконтинентальные квантовые сети, а это открывает дорогу для создания глобального квантового интернета.
"На Земле такие системы используются достаточно давно. Они основаны на том, что нет возможности скопировать информацию квантового сигнала. Если классический бит можно копировать, то квантовый непосредственно не копируется. Нельзя подслушать или прочитать информацию без изменения состояния фотона. В случае спутника "Мо-Цзы" основное достижение — в том, что генерация запутанной пары фотонов и ее передача на большое расстояние впервые проведена с орбиты. А это значительно дешевле, ведь в противном случае на Земле надо ставить ретрансляторы. Плюс — можно передавать информацию на большие расстояния. Китайцы впервые осуществили квантовое распределение ключей шифрования на расстояние больше семи тысяч километров непосредственно через спутник. Это все говорит в пользу того, что в будущем интернет будет квантовым. Мы к этому идем", — уверен Михаил Алтайский.

2

http://www.xinhuanet.com/english/2019-0 … 824327.htm

China's quantum communication satellite to extend working lifetime by two yrs: scientist
WASHINGTON, Feb. 14 (Xinhua) -- A Chinese researcher said China's satellite Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) or Micius would work at least two more years beyond its two-year working lifetime and carry out more international cooperation.
Yin Juan, a member of the QUESS team who received the annual Newcomb Cleveland Prize in Washington on Thursday night said so in an interview with Xinhua.
In the next two years, the QUESS team is expected to have the inter-continental quantum key distribution experiments with those from Italy, Russia and South Korea.
"We are open to international cooperation," said Yin, a professor of the University of Science and Technology of China. A team of 34 Chinese physicists led by Pan Jianwei with the university won the annual award that honors the most impactful research paper published in the journal Science.
The paper published in the journal Science in June 2017 reported the experiment that sends entangled photon pairs through the near-vacuum of space, measuring the quantum keys at receiving stations over 1,200 km apart.
Quantum key distribution (QKD), quantum entanglement distribution and quantum teleportation are three major scientific tasks done by QUESS, Yin said.
Based on the QKD technology, Chinese researchers could launch three more small-size satellites in the next three to five years to form a network that can fulfill more quantum communication tasks, a critical step to create the infrastructure of a globalized quantum internet one day, said Yin.
The QUESS team won the prize delivered by the American Association for the Advancement of Science as it laid the groundwork for ultra-secure communication networks of the future.

3

http://russian.people.com.cn/n3/2019/03 … 55511.html

Квантовый спутник Китая способен передавать до 400 тыс. ключей в секунду
12 марта, «Жэньминь жибао» онлайн -- «За прошлые два года мы уже увеличили в 40 раз объем квантовых ключей между спутником и Землей, за секунду можно передать до 400 тыс. ключей, что уже удовлетворяет начальные потребности в безопасном общении между отдельными подразделениями», - заявил 10 марта член ВК НПКСК, академик Академии наук Китая, ведущий специалист КНР в области квантовых технологий Пань Цзяньвэй в ходе пресс-конференции в рамках Второй сессии ВК НПКСК 13-го созыва, рассказывая о работе квантового спутника «Мо-цзы».
Стоит отметить, что в качестве научного экспериментального спутника, «Мо-цзы» преследует две основные цели: с одной стороны, практическую: осуществить сверхдальнюю квантовую защищенную связь между спутником и Землей; с другой, научную: доказать «нелокальность в квантовой механике» в пространственных масштабах, на которую указывал Эйнштейн.
Функциональные показатели квантового спутника «Мо-цзы» оказались намного лучше, чем проектные, научные испытания, которые планировалось выполнить за два года, удалось осуществить в течение трех месяцев. Именно поэтому за прошедшие три года у Пань Цзяньвэя и его команды было достаточно времени для внесения изменений в функции спутника, благодаря чему удалось добиться практического прогресса.

4

http://russian.news.cn/2020-01/03/c_138676406.htm

Китай первым в мире провел испытание квантовой передачи данных со спутника на мобильную станцию
2020-01-03 16:25:06丨Russian.News.Cn
Цзинань, 3 января /Синьхуа/ -- Китайские исследователи первыми в мире провели испытание передачи данных при помощи квантовой криптографии /распределения ключей шифрования/ со спутника связи "Мо-цзы" на мобильную станцию, расположенную в городе Цзинань провинции Шаньдун на востоке Китая.
"Мо-цзы" или QUESS /Quantum Experiments at Space Scale/ - это первый в мире спутник квантовой связи, который был выведен на околоземную орбиту 16 августа 2016 года. При его помощи научные сотрудники провели целый ряд экспериментов в области квантовой связи.
По информации местной администрации, мобильная станция успешно осуществила соединение со спутником, находящимся на расстоянии 500 км от поверхности Земли, в 23:31 30 декабря прошлого года по пекинскому времени.
В течение около 8 минут наземная станция получала зашифрованные данные со спутника, испытание увенчалось полным успехом, сообщил источник в администрации.
Названная мобильная станция квантовой связи является первой в мире. Она разработана Китайским научно-технологическим университетом совместно с компанией QuantumCTek и Цзинаньским институтом квантовых технологий.
По словам исследователей, при запуске спутника "Мо-цзы" была использована наземная спутниковая система весом более десяти тонн, а мобильная станция весит лишь 80 с лишним кг. Таким образом, новинку возможно устанавливать на борту транспортных средств.
Экспериментальная сеть квантовой связи в городе Цзинань подключена к линии квантовой связи Пекин-Шанхай.

5

https://nauka.tass.ru/nauka/7624597

Российские физики намерены через два года достичь квантового превосходства
Научный руководитель центра квантовых технологий физического факультета МГУ Сергей Кулик отметил, что сегодня в лаборатории есть две физических платформы для создания квантового компьютера - на основе нейтральных атомов и фотонных чипов
МОСКВА, 28 января. /ТАСС/. Разрабатываемый российскими учеными квантовый компьютер через два года может достичь квантового превосходства, то есть провести вычисление, невозможное для существующих суперкомпьютеров. Об этом ТАСС заявил научный руководитель центра квантовых технологий физического факультета МГУ Сергей Кулик.
"Есть проект фонда перспективных исследований "Прибой". Согласно техническому заданию, через два года мы должны сделать квантовый симулятор и достичь квантового превосходства - то есть показать вычисление, которое невозможно провести на классическом компьютере", - сказал Кулик.
По его словам, сегодня в лаборатории есть две физических платформы для создания квантового компьютера - на основе нейтральных атомов и фотонных чипов.
"Сегодня мы работаем с десятками атомов рубидия. Их можно регулярным образом располагать в пространстве на расстоянии нескольких микрометров и к каждому атому получать доступ с помощью лазерных полей, возбуждать их определенным образом и считывать с них информацию", - пояснил Кулик.
Он также уточнил, что всего в мире развивается около десяти платформ для создания квантового компьютера, в России активно развиваются четыре, в том числе на сверхпроводниках в лаборатории университета МИСиС. Пока ученые не знают, с помощью какой платформы удастся совершить технологический прорыв.
Первым о достижении квантового превосходства заявила в октябре 2019 года в журнале Nature научная группа под руководством профессора Калифорнийского университета Джона Мартиниса, которая работает по заказу Google. Как утверждают ученые, процессор на 53 кубитах в считанные минуты смог совершить расчет, на который самому мощному существующему в мире суперкомпьютеру - "Саммиту" американской компании IBM - понадобилось бы около 10 тыс. лет.