Experimentele revolutionare actuale sunt doar cele mai recente dintr-o cronologie accelerata a dezvoltarii, scrie Jim Ricotta, CEO al companiei Akiro, intr-un articol postat pe Quantum Daily.
Cand vorbeste despre „experimente revolutionare”, autorul articolului se refera la faptul ca la inceputul lunii iunie, un grup de cercetatori din Spania si China au publicat simultan doua descoperiri independente in directia dezvoltarii repetoarelor cuantice. Repetoarele cuantice sunt „componentele de baza ale comunicatiilor cuantice pe distante lungi”. Desi poate parea o coincidenta anuntarea celor doua experimente, „ele marcheaza doar cele mai recente dintr-o cursa globala accelerata catre un internet cuantic”.
O actiune fantomatica
Fenomenul cunoscut sub numele de inseparabilitate cuantica (quantum entanglement), descris de catre Albert Einstein ca fiind o „actiune fantomatica la distanta”, este cel pe care se bazeaza viitoarele calculatoare ultrarapide, cuantice si comunicatiile securizate pe distante lungi.
Fenomenul de inseparabilitate cuantica apare atunci cand particule, precum fotonii sau electronii, interactioneaza fizic si apoi, dupa ce sunt separate, raman strans conectate intre ele, chiar daca se afla la o distanta de mii de kilometri. Acest feno-men sfideaza modul in care intelegem si percepem lumea care ne inconjoara.
In vreme ce internetul clasic transmite biti de la expeditor la receptor, internetul cuantic distribuie qubiti, interconectati pe distante lungi. Capacitatea de a distribui Entanglement cuantic ca un serviciu (EaaS) este in centrul internetului cuantic.
Desi nu exista o analogie directa cu retelele clasice, EaaS reprezinta serviciul fundamental furnizat de retelele cuantice (QNs) in acelasi mod in care TCP/IP a definit serviciul de baza furnizat de internetul de astazi. EaaS conecteaza utilizatorii retelei cuantice cu qubit-uri inseparabile pe distante lungi folosind retele de repetoare cuantice, practice fara transmisie fizica.
De ce avem nevoie de internet cuantic?
Aceasta capacitate de a transmite informatii intr-o retea EaaS, fara transmisie fizica, face ca retelele cuantice sa fie „nepiratabile”, adica sigure. Pe masura ce construim computere cuantice din ce in ce mai puternice, datele transmise astazi, chiar daca criptate, ar putea deveni piratabile la o data viitoare. Solutia este de a dezvolta o tesatura de securitate pe termen lung, sigura, pe baza cuantica, cum sunt retelele EaaS.
Este esential de remarcat ca retelele EaaS depasesc retelele existente Quantum Key Distribution (QKD) despre care vorbeam in numarul trecut. Retelele QKD de astazi sunt proiectate pentru un singur scop, acela de a sprijini distributia cheilor cuantice. Retelele EaaS furnizeaza inseparabilitatea cuantica ca resursa, care poate fi utilizata intr-o multime de aplicatii. In plus, retelele EaaS utilizeaza teleportarea pentru a transmite qubitii, oferind un nivel suplimentar de securitate. In cele din urma, retelele EaaS accepta topologii mai generale si distante mai mari decat retelele QKD fara a compromite securitatea informatiilor.
Pentru a accepta comunicatiile la distanta, retelele QKD se bazeaza pe noduri de incredere, care pot compromite securitatea daca reteaua este gestionata de o terta parte, cum ar fi un furnizor de servicii. Retelele EaaS utilizeaza repetoare cuantice pentru a stabili transmisia directa, ceea ce inseamna ca utilizatorul retelei nu trebuie sa aiba incredere in furnizorul de retea.
Apoi, conectarea computerelor cuantice folosind EaaS poate, de exemplu, sa transforme 10 computere cuantice de 50 de qubiti intr-o singura masina de 500 de qubiti. In acest fel, internetul cuantic va conduce la o revolutie in calculul de inalta performanta (HPC), cu potentialul de a permite progrese in domeniul IA, medicinei, materialelor, logisticii si multe altele.
Importanta repetoarelor
Pentru a distribui EaaS pe tot globul intr-un viitor internet cuantic, avem nevoie de repetoare cuantice practice. Intr-o retea clasica, bitii sunt transferati de-a lungul cablurilor de fibra optica, iar pe distante lungi incep sa-si piarda fiabilitatea pe masura ce semnalul este absorbit. Repetoarele sunt introduse intre noduri pentru a masura semnalul care vine dintr-o parte, pentru a-l copia si a-l retransmite la o putere mai mare in cealalta parte – astfel incat sa putem transmite in mod fiabil informatii pe distante foarte lungi.
Dezvoltarea repetoarelor cuantice a facut un salt inainte in iunie, cand doua grupuri de cercetatori au realizat progrese independente catre repetoare cuantice practice, dezvoltand platforme noi pentru repetoarele cuan-tice care ar putea duce la aplicatii practice. Cu cele doua descoperiri recente, domeniul s-a apropiat de repetoarele cuantice practice, care, la randul sau, detin cheia pentru internetul cuantic.
Din punct de vedere tehnologic, ritmul a fost rapid. Anul 2020 a inregistrat o serie de progrese: mai intai, cercetatorii chinezi au utilizat o retea cuantica sigura de 1000 km folosind sateliti, apoi si marile companii de calcul cuantic, inclusiv IonQ si Rigetti, au anuntat planuri de a-si conecta dispozitivele, iar, cel mai recent, Toshiba a demonstrat ca e posibila o legatura cuantica sigura de fibra optica, de peste 600 km.
Interes sporit
Exista un interes sporit pentru internetul cuantic, dar si o cursa pentru intaietate. In SUA a fost recent aprobat in Senat un proiect de lege de finantare, numit Legea Inovatiei si a Competitiei, de 250 miliarde dolari, care include finantare pentru tehnologia cuantica. In mod explicit, prin alocarea acestei sume, SUA incearca sa depaseasca China in dezvoltarea de tehnologii de frontiera, cum ar fi internetul cuantic. Si alte guverne din lume au abordat dezvoltarea internetului cuantic cu o urgenta similara.
Cursa pentru a construi un internet cuantic atinge un interes ridicat nu numai din partea guvernelor, ci si a entitatilor co-merciale deopotriva.
„Mai este mult de lucru, dar domeniul retelelor cuantice se dezvolta mai repede decat orice tehnologie noua la care am asistat in cei 30 de ani de cariera”, conchide Jim Ricotta.
GEORGE CUSNARENCU
Comentarii