Koniec tradičného internetu?

Stúpajúce nároky na bezpečnosť informácií a rýchlosť ich spracovania podnietili intenzívny vývoj kvantových výpočtových systémov. Výhody, vyplývajúce z kvantových sa dajú využiť aj v informačných sieťach. Veľa úsilia preto v súčasnosti smeruje k vytvoreniu kvantovej alternatívy internetu.

Takáto sieť by mala optimálne zvládať prenos kvantovo previazaných častíc na čo najväčšiu vzdialenosť. Podľa vedcov z kanadskej Univerzity vo Waterloo a nemeckej Univerzity v Düsseldorfe sa kvantové siete dajú ideálne navrhovať pomocou matematickej teórie grafov. Téme sa venuje portál Phys.org. Štúdiupublikoval vedecký časopis New Journal of Physics.
Prenos informácií kvantovo previazanými fotónmi je v porovnaní so súčasnými spôsobmi oveľa bezpečnejší a za určitých okolností môže byť dokonca rýchlejší. Previazané častice by mali absolvovať čo najdlhšie trasy. Táto úloha je však veľmi náročná, pretože so zväčšujúcou sa vzdialenosťou rýchlo slabne ich previazanosť. V kompatibilných optických sieťach bývajú pohltené ešte pred prekonaním stokilometrovej vzdialenosti.

Výhody kvantových prenosov ešte len spoznávame

V určitých bodoch musí preto sieť obsahovať kvantové zosilňovače alebo opakovače (repeatery). V nich sa previazanosť opätovne zosilní, aby mohli častice absolvovať ďalší úsek.

„Celosvetová kvantová sieť môže vyzerať rovnako ako súčasný internet s veľkým počtom pripojených zariadení, ktoré si medzi sebou odovzdávajú informácie“, hovorí spoluautor štúdie, Michael Epping.

„Zásadný rozdiel však spočíva v tom, že interpretácia prenášaných informácií podlieha zákonom kvantovej fyziky. Napríklad stav základného nosiča informácie, ktorým je qubit, môže byť superpozíciou základných stavov 0 a 1, teda môže predstavovať obe hodnoty súčasne. Niektoré z výhod kvantových prenosov už poznáme. Medzi ne patrí faktorizácia a bezpečná komunikácia. Najväčšie prínosy týchto sietí pravdepodobne objavíme až v najbližšom období, v rámci rýchlo sa rozvíjajúcej kvantovej teórie informácie“, dodáva Epping.

Návrh štruktúry kvantových sietí pomocou teórie grafov

V štúdii sa vedci zamerali na popis fyzických kvantových sietí ako abstraktných matematických grafov. Fyzická sieť predstavuje graf s vrcholmi a hranami, ktoré znamenajú prepojovacie uzly a informačné trasy. Cez jednotlivé vrcholy, ktoré sú zdrojmi rôznych informačných protokolov, sa musia prenášať previazané stavy. Výsledný graf predstavuje distribúciu kvantového stavu. Jednotlivé kvantové siete sa líšia hlavne v tom, ako využívajú kvantové zosilňovače. Tieto sa v grafoch pridávajú na hrany, čím sa zvyšuje ich váha.

Pomocou teórie grafov sa dá optimalizovať celá sieť z hľadiska rýchlosti a bezpečnosti. Zároveň sa získava informácia o najlepšom spôsobe využitia kvantových zosilňovačov pre dosiahnutie čo najdlhších trás kvantovo previazaných častíc.

Siete s kvantovou kryptografiou sa začali stavať už na začiatku nášho storočia. Prvou lastovičkou bola DARPA, ktorá vyvinula takúto sieť už v roku 2003. V roku 2012 spustili oficiálne prvú funkčnú elementárnu kvantovú sieť v Ústave Maxa Plancka v Nemecku a stavajú sa ďalšie. Vďaka enormnému záujmu o bezpečnosť informácií môžeme očakávať ich rýchle rozširovanie a teória grafov môže pritom zohrať kľúčovú úlohu.

Zdroj: zive.sk | autor: Tibor Furda
Celý článok si môžete prečítať tu: Vývoj kvantového internetu uľahčí teória grafov.

 
Hore
 

Komentáre