Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější

  • Jednotlivé bloky kvantového internetu už se pomalu vyvíjí a testují
  • Kvantová síť už bude mít své uplatnění dříve, než bude všude dostupný kvantový internet
  • Nejdříve půjde o doplněk ke klasickému internetu
Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější | Foto: <a href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Internet_map_1024.jpg" > The Opte Project</a>, <a href="https://creativecommons.org/licenses/by/2.5 /deed.cs">CC BY 2.5 </a>

Stále slýcháme o kvantových počítačích, na kterých pracují velké technologické společnosti jako IBM, Intel, Microsoft nebo Google a zatím jediný komerčně dostupný kvantový „akcelerátor“ je od D-Wave. K univerzálnímu kvantovému počítači je ještě daleko a i poté se předpokládá, že zpočátku určitě nenahradí klasické počítače, ale bude sloužit jako doplněk pro specifické náročné úlohy.

Podobně je to v případě kvantového internetu. I u něj se pracuje místo s bity rovnou s qubity (kvantový bit), které mohou kromě hodnot 0 a 1 mít hodnotu i mezi tímto rozsahem. Svět kvantové mechaniky ale poskytuje i řadu dalších odlišností, které lze využít jak pro výpočty, tak i pro přenos a zabezpečení informací v síti.

Tým vědců z Delft University of Technology představil roadmapu toho, jak se kvantový internet bude vyvíjet a postupně implementovat v rámci sítí všeho druhu.

Kvantový počítač vs. kvantový internet

Na první pohled se může zdát, že kvantový počítač a kvantový internet jsou silně spjaté technologie, které se navzájem vyžadují. Není tomu tak, protože kvantový počítač nevyžaduje kvantový internet a stejně tak kvantový internet nevyžaduje kvantový počítač.

Čeho se dočkáme dřív? Vědci mají poměrně jasnou představu – dříve dorazí kvantový internet, který lze oproti kvantovému počítači používat už v rámci nižších fází vývoje. Takže zatímco na univerzální kvantový počítač si musíme počkat, až bude skutečně funkční, u kvantového internetu lze používat už jeho jednotlivé schopnosti ještě před tím, než dosáhne finálního stádia vývoje.

Aby vývoj měl nějakou stanovenou linii a tedy poskytoval jasný pohled na to, co musí být dokončeno nejdříve, vytvořili vědci jednoduchý plán, který tvoří šest stádií vývoje a použití kvantového internetu.

6 stádií vývoje kvantového internetu

0 – Zabezpečená síť

Tato fáze ještě není popisována jako kvantový internet, ale spíše jako síť, která využívá šifrovacího klíče a přenáší klasická data. Kvantová mechanika se používá pouze při tvorbě šifrovacího klíče, který pak mají nejen jednotliví uživatelé v síti, ale také poskytovatel sítě (QKD – Quantum Key Distribution). To pochopitelně znamená, že je nutné důvěřovat i poskytovateli sítě.

Tento systém už je nějakou dobu v provozu například v Číně, kde v rámci 2 tisíc kilometrů optických vláken tvoří spojení mezi městy Peking, Šanghaj, Ťi-nan a Che-fej.

1 – Příprava a měření

V této fázi už se začíná pomalu využívat kvantových jevů v rámci uzavřené sítě. Dochází zde k vytváření kvantových stavů fotonů (ale může jít i o elektrony), které jsou posléze odeslány k příjemci skrze optické spojení nebo v rámci laserového pulzu například ze satelitu přes otevřený prostor uvnitř nebo mimo budovu.

Díky tomu mohou dva uživatelé snadno vytvořit zcela zabezpečené spojení, které už nevyžaduje sdílení klíče s poskytovatelem sítě. Lze začít používat i kvantová hesla, která mohou být ověřená, aniž by byla prozrazená na testující straně. Vědci uvádí jednoduchý příklad s bankomatem, který dostane kvantové heslo a ověří, že je platné, aniž by ho potřeboval znát, takže ho nemůže uložit a ani ukrást.

I tato fáze už je funkční, respektive byla úspěšně otestována minulý rok na menší vzdálenost přibližně 1 200 kilometrů mezi dvěma laboratořemi v Číně. Můžeme tedy říci, že na meziměstské úrovni už lze tuto technologii pomalu začít používat.

2 – Kvantově provázané sítě

Zde už přichází na řadu nejsilnější kvantové šifrování, protože se začíná používat jevu v podobě kvantového provázání. Vytvořené spojení díky propojeným kvantovým stavům u obou koncových bodů nelze hacknout, protože jakýkoli zásah znamená zrušení kvantového provázání a stavů. Nevýhodou je, že v této fázi nelze stavy ukládat, takže možnosti použití jsou stále poměrně omezené. Tato fáze už byla rovněž úspěšně otestována v laboratoři.

3 – Kvantové sítě s kvantovou pamětí

Dva uživatelé v síti už mohou získat a také uložit kvantově svázané qubity a díky tomu přenášet kvantové informace mezi sebou. Tato fáze už je připravená pro efektivní komunikaci s velkým množstvím dat, což by mělo umožnit i zabezpečené cloudové kvantové výpočty.

4 a 5 – Kvantové počítače v kvantové sítí

Kvantovou síť už lze v této fázi ve velkém používat i pro kvantové počítače. S tím souvisí i hromadné využívání kvantových počítačů přes cloud, přičemž všechny informace tvořené qubity jsou zcela zabezpečené a nehacknutelné. Přichází na řadu distribuované kvantové výpočty, nové formy aplikací, kvantové senzory a podobně.

6 – Větší vzdálenosti i vyšší rychlosti

Poslední finální fáze zahrnuje vylepšení především v oblasti vzdáleností, na kterých je možné provozovat kvantové sítě a udržovat kvantové stavy za různých okolností. Jednou z důležitých technologií je například kvantový opakovač, který umožní udržet kvantové provázání na větší vzdálenosti - ať už v rámci optického kabelu, tak i laseru v prostoru, což se týká třeba spojení ve vesmíru.

Přichází na řadu i pokročilejší technologie komplexních kvantových sítí nebo také kvantové teleportace, která umožní po uskutečnění kvantového provázání obejít omezení rychlosti světla v rámci celé infrastruktury sítě.

Nejdříve vědci a státy

Podobně jako to bylo u klasického internetu, i u kvantového internetu a kvantových sítí se nejdříve setkáme s nasazením v rámci různých vědeckých projektů a vládních operací.

Vědci totiž mohou pomocí kvantových sítí testovat a vyvíjet i řadu dalších technologií, které doposud nebyly možné. Jedná se například o měření gravitačních vln s mnohem vyšší přesností (kvantové hodiny), různé simulace kvantové fyziky a podobně.

Z pohledu zabezpečení dat je kvantový internet důležitý především na vládní úrovni. Nelze se tak divit tomu, že Čína masivně investuje právě do kvantových sítí a výzkumu v této oblasti. Zatímco čínská laboratoř ve městě Che-fej získala v minulém roce od vlády 10 miliardy dolarů pro další rozvoj kvantových technologií, v USA byl schválen National Quantum Initiative Act, který se snaží podpořit rozvoj kvantové vědy s investicí pouze 1,3 miliardy dolarů, která bude navíc rozprostřena mezi roky 2019 a 2023.

USA a dalším zemím by tak mohl značně ujet vlak v novém stádiu technologického vývoje, ve kterém by Čína mohla hrát hlavní roli a stát se pomyslnou jedničkou v tomto směru. A vzhledem k tomu, jak technologie umožňují ekonomický, ale třeba i vojenský náskok, mohl by to být problém pro všechny další země.

Diskuze (15) Další článek: Alphabet má možná problém. Růst příjmu zpomaluje, ale záchranou může být Waymo

Témata článku: Technologie, Microsoft, Google, Věda, Internet, Výzkum, Intel, USA, IBM, Čína, Investice, Kvantové počítače, Gravitační vlna, Otevřený prostor, Šanghaj, Hlavní role, Optické spojení, První pohled, Vládní úroveň, Velké množství, Kvantový stav, Laserový puls, Optický kabel, Kvantový výpočet, Kvantová mechanika


Určitě si přečtěte

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte se, co zachytily na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte se, co zachytily na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 44

Windows 10 už jsou na 700 milionech počítačů, ale není to jen labutí píseň?

Windows 10 už jsou na 700 milionech počítačů, ale není to jen labutí píseň?

** Windows 10 překonaly hranici 700 milionů instalací ** To je úctyhodné číslo a miliarda se blíží ** Analýzy ale i tak ukazují proměnu, jak používáme počítače a mobily

Jakub Čížek | 50

Vylaďte si Wi-Fi: Podívejte se, jaká pásma máte doma volná a kam signál nedosáhne

Vylaďte si Wi-Fi: Podívejte se, jaká pásma máte doma volná a kam signál nedosáhne

** Prozkoumejte, jaké pásmo je pro vaši síť nejlepší ** Díky heat mapě snadno poznáte, kde to bude se signálem horší ** Vše zvládnete i z mobilního telefonu

Vladislav Kluska | 36

Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější

Kvantový internet se blíží. Oproti tomu klasickému bude mnohem bezpečnější

** Jednotlivé bloky kvantového internetu už se pomalu vyvíjí a testují ** Kvantová síť už bude mít své uplatnění dříve, než bude všude dostupný kvantový internet ** Nejdříve půjde o doplněk ke klasickému internetu

Karel Javůrek | 15

Nechali jsme dopadnout asteroid Ryugu na Prahu. Místo stověžatého města je pětikilometrový kráter

Nechali jsme dopadnout asteroid Ryugu na Prahu. Místo stověžatého města je pětikilometrový kráter

** Ryugu je blízkozemní planetka, která křižuje dráhu Země ** Její průměr je asi 900 metrů ** Co by se stalo, kdyby Ryugu dopadla na Zemi?

Petr Kubala | 6