Пора ли отказываться от обычного Интернета в пользу квантового?

Квантовый интернет — в некотором роде buzz word. У нас есть проводной интернет (сигналы между устройствами идут по проводам), радио интернет, спутниковый интернет (сигналы идут через спутник), «лазерный» интернет (данные передаются световым лучом).

В квантовом случае мы имеем новый канал передачи данных, с одной дополнительной фичей: детектом наблюдателей.

Грубо говоря (очень грубо), Алиса и Бетти хотят обмениваться сигналами так, чтобы их никто не перехватил. Они настраивают световой канал передачи данных, который делает несколько вещей:

1. Передатчик переводит данные на Алисиной стороне в набор фотонов
2. Передатчик добавляет «контрольные» фотоны (опционально).
3. Передатчик применяет к фотоны квантовые операции Op-1, Op-2, Op-3,… Op-n. Этот набор операций заранее согласовывается при личной встрече, по защищенному каналу, или скачивается с доверенного узла.
4. Передатчик перекидывает фотоны по лучу.
5. Приемник на стороне Бетти принимает фотоны, и применяет к ним операции обратные к Op-n, ..., Op-3, Op-2, Op-1.
6. Профит!

Данные по лучу передаются в состоянии суперпозиции, именно для этого используются Op-1, Op-2, Op-3… Значит, если мы выдерем фотон посредине этого луча, он при измерении может дать как единицу, так и ноль. N фотонов выдадут 2^N числовых комбинаций — по факту, случайное число.

Что важнее, из-за квантовой природы передаваемых фотонов нельзя копировать «перехваченные» кубиты. То есть, случайное число, которое увидит перехватчик, породит случайное число на приёмнике. Посколько контрольные фотоны случайного числа на приемнике покажут кашу — Бетти узнает, что кто-то пытается прочесть пересылаемые данные (при этом не получив сами данные).

Сама статья про техническую часть приемников и передатчиков. Если в сети есть Алиса\Боря\Галя\Даша… всего 100 человек, очень не охота настраивать каналы каждый-к-каждому. Авторы оригинальной статьи показали как можно сделать передатчик, принимающий\передающий данные на разных длинах волн, что позволяет общаться с Дашей на 100нм, с Борей на 200нм, Галей на 300нм, и т.д. Вместо 99000 передатчиков потребуется только 100.

Edit1. В целом, если прямо сейчас старик Хоттабыч заменит все Циски на «квантовые роутеры» — ничего в интернете не поменяется. В частностях же сокрыто столько дьяволов, что в ближайшие лет 5(0) область применения у подобных девайсов будет крайне ограничена.

Спасибо за комментарий, в этой статье я старался опустить детали реализации сети для того, чтобы не перегружать статью.

Если кратко, то общее только оптоволокно. Поскольку передача данных шла на длине волны, которая близка к 1550 нм, использовать стандартное оптоволокно можно. Оборудование, разумеется, разное. К примеру, у пользователя должны быть 2 фотонных детектора и модуль поляризационного анализа. Если вам интересно узнать всё более детально, то этому уделено достаточно внимания в разделе «MATERIALS AND METHODS» статьи.

Если говорить о фундаментальных отличиях, то информация в квантовых сетях хранится в кубитах. Ещё одно отличие квантового интернета от обычного заключается в том, что в квантовом возможно обеспечить безопасность благодаря физическим свойствам.

еще надежны. но когда квантовые компьютеры перейдут из разряда эксперементальных в опытно-промышленные, то станут ненадежными.

Причем, если честные бизнесмены тратят эти деньги на предметы роскоши или складывают в кубышку, то нечестные хакеры их тратят в основном на жизнь. А значит от хакеров простым гражданам достанется больше чем от бизнесменов.