Το Κβαντικό Διαδίκτυο έρχεται

«Η κατασκευή του πρώτου Κβαντικού Διαδικτύου της χώρας θα ανοίξει νέες δυνατότητες στην επιστήμη, θα ενισχύσει την εθνική μας ασφάλεια και θα ανοίξει έναν κόσμο ευκαιριών στις επικοινωνίες, την καινοτομία και την τεχνολογία». – Γραμματέας Dan Brouillette του Υπουργείου Ενέργειας (DOE)

Η παραπάνω δήλωση έγινε από τον Γραμματέα του Τμήματος Ενέργειας σχετικά με την εξέλιξη του Κβαντικού Διαδικτύου. Ενώ η πλειονότητα του κόσμου εξακολουθεί να αγνοεί το εύρος και την ανάπτυξη του Κβαντικού Υπολογισμού, οι ερευνητές και οι επιστήμονες, από την άλλη πλευρά, έχουν ανοίξει με επιτυχία το δρόμο για την ανάπτυξη του Κβαντικού Διαδικτύου σε πραγματικές πτυχές.

Η ιδέα του Quantum Internet μπορεί να φαίνεται σαν μια ιδέα επιστημονικής φαντασίας στους απλούς ανθρώπους. Όμως, είναι αρκετά ευκαιριακό στον σημερινό κόσμο της ψηφιοποίησης και της ταχείας έγχυσης κβαντικών εφαρμογών σε διαφορετικές βιομηχανίες παγκοσμίως. Έτσι, εδώ θα μάθουμε κάτι πολύτιμο για το Quantum Internet και τα πεδία του.

Κβαντικό Διαδίκτυο

Με μια γενική έννοια, το κβαντικό διαδίκτυο σχετίζεται κυρίως με κβαντικές εφαρμογές που χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς βιομηχανικούς τομείς. Ένα κβαντικό δίκτυο επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ άλλων κβαντικών συσκευών μέσα σε ένα συγκεκριμένο όριο περιβάλλοντος, σύμφωνα με τον νόμο της κβαντικής μηχανικής. Με απλά λόγια, η υλοποίηση κβαντικών δικτύων μεταξύ κβαντικών συσκευών έχει την απροσδιόριστη ικανότητα να εκτελεί τις περίπλοκες και ασύλληπτες εργασίες που τα σημερινά τυπικά δίκτυα επικοινωνίας δεν μπορούν να κατανοήσουν.

Στον κβαντικό υπολογισμό, τα δεδομένα κωδικοποιούνται σε κατάσταση qubit αντί για δυαδικά ψηφία, υποδεικνύοντας τις άνευ προηγουμένου δυνατότητες του κβαντικού υπολογισμού. Σύμφωνα με την κατανόηση του κβαντικού δικτύου από τον ερευνητή, είναι δυνατή η δημιουργία δεδομένων qubits μόνο με κβαντικές συσκευές όπως οι κβαντικοί επεξεργαστές και οι κβαντικοί υπολογιστές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μπορεί να απαιτείται ξεχωριστό κβαντικό υλικό για να χειριστεί την ένταση του κβαντικού δικτύου.

Για ανταλλαγή πληροφοριών με κβαντικά δίκτυα, κβαντικό καλώδιο Διαδικτύου είναι ζωτικής σημασίας για την παραγωγή qubits κατά την αποστολή δεδομένων σε πολλαπλές κβαντικές συσκευές. Και σημειώστε ότι σε όλη αυτή τη διαδικασία απαιτούνται μεμονωμένες κβαντικές καταστάσεις. Αντί να χρησιμοποιείτε το κλασικό κανάλι του Διαδικτύου, η χρήση ενός κβαντικού καναλιού για την αποστολή qubits μέσω του κβαντικού διαδικτύου είναι εξαιρετικά αποτελεσματική για τη μόχλευση των κβαντικών καταστάσεων ξεχωριστών σωματιδίων.

Εάν υποθέσετε ότι το κβαντικό διαδίκτυο είναι απλώς μια υπερταχεία έκδοση του τυπικού Διαδικτύου του σήμερα, κάνετε εντελώς λάθος. Η βάση του κβαντικού διαδικτύου από μόνη της είναι θεμελιωδώς διαφορετική από το κλασικό, παραδοσιακό δίκτυο Διαδικτύου. Τα θεμελιώδη στοιχεία ενός κβαντικού δικτύου βρίσκονται στις προοπτικές σύνδεσης πολλαπλών κβαντικών συσκευών και διανομής πληροφοριών μέσω qubits που παράγονται χρησιμοποιώντας τα κβαντικά σήματα μέσω των κβαντικών καλωδίων Διαδικτύου. Τα ραδιοκύματα στην κβαντική δικτύωση δεν μπορούν να δημιουργήσουν qubits.

Το εύρος της εξέλιξης και της χρήσης ενός κβαντικού Διαδικτύου είναι τόσο μεγάλο που μπορεί να εφαρμοστεί μόνο ως εξειδικευμένος κλάδος του Διαδικτύου για την εκτέλεση εξαιρετικά περίπλοκων εργασιών χρησιμοποιώντας κβαντικό υπολογισμό.

Περιοχές ευκαιριών του Quantum Internet

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το κβαντικό διαδίκτυο προσδιορίζεται ως ένας εξειδικευμένος κλάδος του Διαδικτύου. Έτσι, σύμφωνα με την τελευταία έκθεση της Accenture, το κβαντικό διαδίκτυο έχει τρεις σχετικούς τομείς με τεράστιες ευκαιρίες κβαντικής επικοινωνίας.

Κβαντική αίσθηση

Ο κβαντικός υπολογισμός είναι μια ευαίσθητη έννοια, ανεξάρτητα από το πόσο πρωτόγνωρες είναι οι δυνατότητές του. Η κβαντική ανίχνευση παρέχει υψηλή ακρίβεια των ευαίσθητων μετρήσεων μαζί με ευρύ πεδίο μέτρησης πραγμάτων ή πτυχών που ο κλασικός υπολογισμός δεν μπορεί ποτέ να μετρήσει. Μαζί με την κβαντική δικτύωση, η κβαντική ανίχνευση μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη κατορθωμάτων που δεν έχουν επιχειρήσει ποτέ πριν. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες και οι ερευνητές μπορούν να παρατηρήσουν, να μετρήσουν και να αναλύσουν μη ανιχνεύσιμη δραστηριότητα κάτω από την επιφάνεια της γης. Αυτό το πλεονέκτημα της κβαντικής ανίχνευσης θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση των συστημάτων προειδοποίησης για φυσικές απειλές όπως οι σεισμοί και οι ηφαιστειακές εκρήξεις.

Ασφαλείς επικοινωνίες

Σύμφωνα με την πρόβλεψη της δημιουργίας qubits μέσω των κβαντικών δικτύων, είναι αδύνατο να διαταραχθεί η ροή των qubits στο κβαντικό περιβάλλον, καθώς είναι ανοσία σε εξωτερικές διακοπές σε μια κβαντική κατάσταση. Οι επιθέσεις στην κβαντική δικτύωση είναι αδύνατες λόγω της ανταλλαγής πληροφοριών σε qubits. Επομένως, η κβαντική δικτύωση έχει τεράστιες δυνατότητες για ασφαλή κβαντική επικοινωνία χωρίς δυνητικό κίνδυνο πειρατείας ή άλλων εγκλημάτων στον κυβερνοχώρο. Μπορεί κανείς να μεταδώσει χωρίς ανησυχία πληροφορίες μέσω κβαντικών επικοινωνιών, είτε πρόκειται για οικονομικές συναλλαγές είτε για εμπιστευτικά δεδομένα υγείας.

Κβαντική Υπολογιστική

Σε έναν κλασικό υπολογιστή, η ισχύς του υπολογιστή είναι ανάλογη με το όριο των κεντρικών μονάδων επεξεργασίας. Αλλά στον κβαντικό υπολογισμό, η ισχύς των συσκευών αυξάνεται εκθετικά με την ποσότητα επεξεργασίας qubits. Κβαντικό υλικό Διαδικτύου είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη μιας ασφαλούς κβαντικής σύνδεσης στο Διαδίκτυο. Αυτό θα επιτρέψει στους χρήστες να λύσουν πιο περίπλοκα και εκτενέστερα προβλήματα, συμπεριλαμβανομένου του σχεδιασμού νέων υλικών, της ανακάλυψης νέων φαρμάκων και της μοριακής προσομοίωσης. Με απλά λόγια, το κβαντικό διαδίκτυο ενισχύει τη χρηστικότητα και την ικανότητα των κβαντικών υπολογιστών.

Τελευταίες σκέψεις

Το Quantum internet θα δώσει τη δυνατότητα σε χώρες με σημαντικά πλεονεκτήματα σε εμπορικές και γεωπολιτικές πτυχές. Αν και τα στοιχεία της κβαντικής δικτύωσης βρίσκονται ακόμη σε συζητήσεις, είναι το νέο μέλλον για τις ανεπτυγμένες χώρες και τις διαφορετικές βιομηχανίες που απαιτεί τα οφέλη του κβαντικού υπολογισμού και του κβαντικού διαδικτύου. Η κβαντική επικοινωνία και τα qubits μπορεί απλώς να γίνουν η νέα θεμελιώδης βάση για τα κανάλια Διαδικτύου στο μακρινό μέλλον.