Quantum Internet
Out of this world Network V2.0

 

Ce este Internetul quantum?

Cu riscul de a suna puțin SF, oamenii de știință din întreaga lume lucrează la un Internet cuantic pentru a comunica prin teleportare. În teorie, acest lucru ar oferi omenirii posibilități fără precedent, care sunt imposibil de realizat astăzi.

În lumea cuantică, datele pot fi codificate în starea de „qubits” (țineți minte acest cuvânt!), care pot fi creați în dispozitive cuantice, cum ar fi un computer cuantic sau un procesor cuantic. Internetul cuantic, în termeni simpli, va implica trimiterea de qubits într-o rețea de dispozitive cuantice multiple care sunt separate fizic.

Legile fizicii cuantice, care stau la baza modului în care informațiile vor fi transmise, nu sunt deloc obișnuite. De fapt, ele sunt ieșite din comun, se opun intuiției și, uneori, chiar aparent supranaturale. Așadar, pentru a înțelege cum funcționează ecosistemul cuantic al Internetului V2.0, vă recomandăm să lăsați în spate orice principiu logic sau urmă de judecată rațională. 

Qubi și mai cum?

Esențial pentru comunicarea cuantică este faptul că acești qubits, care valorifică legile fundamentale ale mecanicii cuantice, se comportă total diferit de biții clasici. Deoarece codifică date, un bit clasic poate fi efectiv doar una dintre cele două stări, asemenea unui întrerupător de lumină ce trebuie să fie pornit sau oprit, tot așa, un bit trebuie să fie 0 sau 1. În schimb, qubits pot fi 0 și 1 în același moment, într-o stare cuantică specială, care nu există în lumea clasică. Este ca și cum o culoare poate fi și albă și neagră simultan. Ciudat, nu? 

Sunt comunicațiile cuantice sigure?

Securitatea celor mai clasice comunicări de astăzi are ca principiu fundamental un algoritm de creare a unei chei încriptate. Decriptarea soluției este un proces greu și anevoios, dar nu imposibil. De aceea, savanții caută să facă procesele de comunicare „cuantice”. Odată reușit acest lucru, interceptarea informațiilor va fi irealizabilă. Conceptul ce asigură cel mai înalt grad de securitate se află în centrul unui câmp emergent al securității cibernetice numit distribuția cuantelor cheie (QKD). Mai important, QKD reprezintă cât de facil este de aflat dacă o terță parte străină a ascultat qubits în timpul transmisiei. Astfel, intrusul, doar uitându-se la informație, ar fi făcut ca cheia să se prăbușească instant și ar fi schimbat starea întregii multitudini de qubits vizionați.

  

Există teleportare?

Qubits se pot pierde sau împrăștia cu ușurință, ceea ce înseamnă că semnalele cuantice sunt foarte predispuse la erori și se luptă să parcurgă distanțe mari. Soluția este, neironic, o încurcătură (proprietate a cuanticului).

Când doi qubits interacționează și se încurcă, aceștia împărtășesc proprietăți particulare care depind de legătura unuia cu celălalt. Prin urmare, starea primului qubit poate fi „citită” privind comportamentul omologului său încurcat. Albert Einstein a definit această trăsătură ca fiind o „acțiune înfricoșătoare la distanță”. În contextul comunicării cuantice, încurcarea ar putea efectiv să teleporteze unele informații de la un qubit la cealaltă jumătate încurcată, fără a fi nevoie de un canal fizic care să facă legătura între cele două în timpul transmisiei. Însăși conceptul de teleportare implică, prin definiție, lipsa unei rețele fizice de legătură între dispozitivele comunicante.

Ce mai așteptăm?

Oamenii de știință știu deja cum să creeze încurcături între qubits și chiar au folosit cu succes încurcarea pentru QKD. Cu toate acestea, următoarea etapă este extinderea infrastructurii. Ideea, în esență, este de a găsi cele mai bune modalități de a obține o mulțime de qubits încurcați la cerere, pe distanțe lungi și între multe puncte diferite în același timp.

Nu ar trebui să vă așteptați ca de mâine să participați la întâlniri cuantice Zoom, deoarece există încă provocări inginerești uriașe pentru construirea unor rețele de teleportare la scară largă, care ar putea conecta în mod eficient qubiți în întreaga lume. Abia când rețeaua de încurcare va fi la locul ei, magia va putea începe: orice qubit interconectat nu va mai trebui să ruleze prin nicio formă de infrastructură fizică pentru a-și transmite mesajul. Prin urmare, în timpul transmisiei, cheia cuantică ar fi practic invizibilă pentru terți, imposibil de interceptat și teleportată de la un punct final la altul.

Pentru cercetătorii cuantici, obiectivul este de a ridica mai întâi rețelele la un nivel național și internațional urmând ca, în cele din urmă, să ajungă la un stadiu mondial. Internetul cuantic este, fără îndoială, un proiect pe termen foarte lung, cu multe obstacole tehnice care încă stau în cale. Dar rezultatele neașteptate pe care tehnologia le va aduce în mod inevitabil pe parcurs vor constitui o călătorie științifică neprețuită, corelată cu o mulțime de aplicații cuantice bizare care, deocamdată, nici măcar nu pot fi prezise.

Teodor Alexandru Bentz 

Membru Departament Educaţional

Sindicatul Studenților din Cibernetică (SiSC)