Rychlost.cz Články Co vše víme o kvantovém internetu?

Co vše víme o kvantovém internetu?

03.04.2019

Svět počítačů a technologií se vyvíjí stéle dopředu, občas ani nestíháte sledovat, co je nového. K takovým výrazným skokům patří i nástup kvantového internetu - připojení nové generace. Kvantová technologie je na dosah, třebaže od komerčního provozu ji dělí ještě několik let. Ale výsledek bude bezesporu stát za to!

I počítače budou muset udělat další krok vpřed

Pro rozvoj připojení a komunikace na kvantovém principu se neobejde bez dalších prvků, které jsou s touto technologií úzce provázány. Jedná se vlastně o jakýsi inteligentní domácí cloud, v němž bude docházet ke sdružení výkonu podle momentální potřeby. To znamená nástup kvantových počítačů a současně jako výrazný přínos i vznik sítě, která bude zcela odolná proti jakkoli důmyslným pokusům případných hackerů.

Důležitý je přenos paketů dat a informací na velké vzdálenosti bez jakékoli ztráty na kvalitě. Na rozdíl od současných počítačů tedy nebude na nejnižší úrovni hodnota 0 nebo 1, ale u kvantového bitu (qu-bit) to může být i 1 a 0 současně. To teoreticky znamená neskutečné zrychlení veškerých operací a výpočtů, ovšem ještě není vše vyřešeno.

Princip kvantového internetu

Jak v rozsahu jednoho nebo dvou odstavců přiblížit něco, nad čím si vědecké týmy lámou hlavy už pěkně dlouho, je opravdu oříšek. Zatím udělali asi největší pokrok čínští vědci, kteří se principu kvantového přenosu dat intenzívně věnují. V nejbližší době uvažují o spuštění první zkušební kvantové komunikační sítě, která by měla sloužit k propojení Šanghaje a Pekingu.

Dnešní internet využívá k přenosu dat rádiové frekvence pro vytvoření spojení mezi počítači, kvantový internet bude používat kvantových signálů. Ty jsou postaveny na principu kvantové provázanosti, kdy se vlastně změna na jedné z částic projeví nezávisle na vzdálenosti na druhé částici z páru. Takže obě sdílejí jednu společnou existenci. To potom znamená, že po ovlivnění jedné částice z páru (po předání informací) je možné data stáhnout z druhé částice z páru i na neuvěřitelně velkou vzdálenost (řádově ve stovkách kilometrů).

Jistota nad jistoty

Kromě předpokládaného navýšení rychlosti přenosu je tady ale ještě další přínos, pro mnohé uživatele (především velké korporace a firmy) snad ještě důležitější než rychlost a objem dat. Jde totiž o to, že tento systém kvantového přenosu dat by měl být absolutně bezpečný a žádným způsobem nenapadnutelný. Prostě opravdu stoprocentní zabezpečení přenášených dat!

Vychází z toho, že vygenerované klíče pro šifrování a opětovné dešifrování nebude možné žádným způsobem pozměnit ani jinak přečíst bez toho, aby o se tom některá ze zúčastněných stran dozvěděla. Zásah by se totiž u kteréhokoli z kvantově provázaných fotonů okamžitě, bez ohledu na vzdálenost, neprodleně projevil. Zatím je největším problémem zvládnutí technologie pro distribuci kvantově provázaných fotonů k jednotlivým bodům.

Pomohou syntetické diamanty?

Pro klenotníky a estéty jsou diamanty s příměsí nečistot považovány za méně hodnotné než ty téměř dokonale čisté - ovšem co se kvantového přenosu a počítačů týče, je situace vlastně obrácená. Miniaturní diamanty se zhotovují uměle z křemíku (takže úplně pravé diamanty to vlastně nejsou) a právě záměrně vytvořené defekty jsou tím, co může pomoci k vytvoření levnějších kvantových počítačů a vlastně i ke kvantovému internetu.

K vývoji těchto syntetických pseudodiamantů přispěli významnou měrou vědci z univerzity v Princetonu pod vedením profesorky Nathalie de Leonové. Jedná se o syntetické diamanty v nanorozměrech, tedy o neuvěřitelně malé, ale účelu zcela vyhovující umělé krystaly.

Proč jsou defekty žádoucí?

V principu se jedná o to, že pomocí drobných defektů uvnitř miniaturního diamantu je možné jakési tlumočení příkazů pro qui-bity (což je vlastně náhradou tradičních bitů u běžných analogových počítačů) a tak převést jejich spiny ve formě elektronů do podoby světla. Tím je (respektive v poměrně blízké budoucnosti bude) následně umožněna komunikace mezi kvantovými počítači. Protože díky průchodu světla, procházejícího defektním místem syntetického diamantu dojde ke vzniku světla o specificky stejné frekvenci, je tím umožněn přenos informací (uložených ve spinu) na velkou vzdálenost.

Nebude to úplně snadné

Problémem pro konstrukci kvantových počítačů a tím i pro zprovozněním kvantového internetu (jedno bez druhého by fungovat prostě nemohlo) je především to, že očekávané výrazné zvýšení rychlosti veškerých operací nebude tak snadné, jak se zpočátku jevilo a v simulacích osvědčovalo. Bezesporu by ale tento způsob přenosu informací a dat mohl být výrazným krokem pro zvýšení zabezpečení přenášených dat. Ovšem realitu ukáže teprve budoucnost.

Autor článku: Lukáš Benzl