Квантовый вычисления
Квантовые вычисления – это использование свойств объектов квантовой механики для компьютерных вычислений. [3]
Кубит — базовая единица информации в квантовых вычислениях. Кубиты играют в квантовых вычислениях ту же роль, что и биты в классических вычислениях, но ведут себя по-другому. Классические биты являются двоичными и могут пребывать только в позиции 0 или 1, но кубиты могут пребывать в суперпозиции всех возможных состояний. [4]
Для того чтобы сделать квантовое вычисления, хватит двух базовых операций. Квантовая система выдаёт правильных результат с вероятностью. Но за счёт незначительного увеличения операций можно получить правильный результат с огромной вероятностью близкой к единице.
Квантовые вычисления применяется в оптимизации систем. При помощи квантовых вычислений находить наилучшие решения проблемы. Это позволит лучше управлять сложными системами, такими как накопление и хранения энергии, потоки транспорта, доставка посылок.
Квантовые вычисления, будут активно применяться в машинном обучении, которое поможет ускорить разработку и внедрение его в жизнь обычного человека.
Также применение квантового поиска значительно ускорило работу с неструктурированную работу с данными. Потому что имеет меньшее количество шагов, чем любой другой алгоритм поиска.
Квантовое моделирование поможет нам, моделировать новые материалы, а также сложные молекулярные образования.
Шифрование полностью изменится, множество алгоритмов нужно будет изменять и создавать новые, так как квантовый компьютер сможет взламывать современные алгоритмы, но в тоже время и создавать сложные квантовые шифры. Криптография и защита систем измениться, и без знаний квантовой теории, невозможно будет работать в этой сфере.
Квантовые коммуникации
Квантовая сеть — это система передачи данных, работающая по законам квантовой механики. Обмен данными в такой сети происходит за счет кубитов, которые транслируются по каналу оптической связи. [5]
Особенность использования квантовой сети - возможность передавать информацию и не боятся, что данные кто-то украдёт. Если кто-то попытается прочитать сообщение, его квантовое состояние будет изменено, и человек, который получает сообщение, понимает, что была попытка взлома и может принять меры.
Главная проблема квантовой сети является создание множества узлов. Из-за особенности сети сведенья могу передавать из одно пункта в другой. Это ограничения связаны с квантовой механикой. Решение данной проблемы является создание квантовые сети с центральным узлом. Многие страны пытаются разработать многоузловую квантовую сеть, такие как Россия, Китай, Италия, Канада.
Квантовая сеть имеет два больших плюса: первый - это быстрая скорость передачи, по сравнению с современными системами, второй и главный плюс - это высокая защищенность данных.
Квантовый бит - основной объект, отвечающий за передачу данных по сети. Квантовый бит - это поляризованный фотон, который невозможно прочитать дважды, он перемещается по оптическому каналу связи.
Для передачи квантового бита по сети нужно установить специальное оборудование на оптоволоконную сеть. Данное оборудование нужно, чтобы сгенерировать, закодировать и передать однофотонные импульс. На другом конце сети данное оборудование обработает и раскодирует импульс.
Важным этапом развитием квантовые сети является внедрение, квантовой сети в спутниковые системы, для этого на них устанавливается специальное оборудование.
Детектор фотонов;
Лазерный диод;
Зеркалами.
Детекторы принимают фотоны от лазера BluRay, а затем разбивают их на части, после чего снимают информацию о свойствах пары.
Российские ученые также активно занимаются исследованиями в области квантовой передачи данных. Яркое доказательство этому — создание первой в России компьютерной многоузловой сети в Татарстане, работа которой основана на принципах квантовой криптографии.
Квантовая криптография объединит четыре узла, два из которых находятся в Казани, расстояние между ними — 30 40 км.
В пилотной сети квантовые последовательности генерируются на линии 2,5 км со скоростью 117 кбит/с, что на порядок выше, чем в аналогичных европейских проектах. В будущем планируется соединить многоузловой квантовой сетью офисы и учреждения городов Татарстана, причем расстояние между узлами составит 100 км. [6]
Квантовая сеть является самым успешным проектом среди всех квантовых технологий, который на данный момент начал внедряться в правительстве и активно развивается.