اینترنت کوانتومی چیست؟

اینترنت کوانتومی چیست؟ دانشمندان در سراسر جهان در حال کار بر روی یک اینترنت کوانتومی برای برقراری ارتباط از طریق تله پورت هستند. اما اینترنت کوانتومی چیست، چه زمانی آماده خواهد شد و چه کسانی از آن استفاده خواهند کرد؟

همه اینها ممکن است شبیه یک مفهوم علمی تخیلی به نظر برسد، اما ساخت شبکه های کوانتومی یک جاه طلبی کلیدی برای بسیاری از کشورهای جهان است. اخیراً وزارت دفاع ایالات متحده (DoE) اولین طرح از نوع خود را منتشر کرد که یک استراتژی گام به گام برای تحقق رویای اینترنت کوانتومی، حداقل به شکل بسیار مقدماتی، طی چند سال آینده ارائه می‌کند.

ایالات متحده برای نشان دادن علاقه شدید به مفهوم ارتباطات کوانتومی به اتحادیه اروپا و چین پیوست. اما اینترنت کوانتومی دقیقاً چیست، چگونه کار می کند و چه شگفتی هایی می تواند انجام دهد؟

ویژگی خاص
کامپیوتر کوانتومی اطلاعات بزرگ. مفهوم فیزیک انتزاعی با کامپیوتر کوانتومی شبکه ای. یادگیری عنصر هوش مصنوعی اینفوگرافیک رمزنگاری.
گزارش ویژه: راهنمای CIO برای محاسبات کوانتومی (PDF رایگان)
کامپیوترهای کوانتومی برای مشکلات رمزنگاری و بهینه‌سازی نوید بزرگی ارائه می‌دهند. ZDNet بررسی می‌کند که رایانه‌های کوانتومی چه کارهایی را انجام می‌دهند و نمی‌توانند انجام دهند، و چالش‌هایی که هنوز با آن روبرو هستیم.

الان بخوان
اینترنت کوانتومی چیست؟

اینترنت کوانتومی شبکه‌ای است که به دستگاه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا برخی اطلاعات را در محیطی مبادله کنند که قوانین عجیب مکانیک کوانتومی را مهار می‌کند. در تئوری، این به اینترنت کوانتومی قابلیت‌های بی‌سابقه‌ای می‌دهد که انجام آن با برنامه‌های کاربردی وب امروزی غیرممکن است.

ببینید: مدیریت هوش مصنوعی و ML در سازمانی 2020: رهبران فناوری توسعه و اجرای پروژه را افزایش می‌دهند (TechRepublic Premium)

در دنیای کوانتومی، داده ها را می توان در حالت کیوبیت ها رمزگذاری کرد، که می تواند در دستگاه های کوانتومی مانند یک کامپیوتر کوانتومی یا یک پردازنده کوانتومی ایجاد شود. و اینترنت کوانتومی، به زبان ساده، شامل ارسال کیوبیت‌ها در شبکه‌ای از چندین دستگاه کوانتومی است که به صورت فیزیکی از هم جدا شده‌اند. مهمتر از همه، همه اینها به لطف ویژگی های هولناکی که منحصر به حالت های کوانتومی است، اتفاق می افتد.

ممکن است شبیه به اینترنت استاندارد به نظر برسد. اما ارسال کیوبیت ها از طریق یک کانال کوانتومی، به جای کانال کلاسیک، عملاً به معنای اعمال نفوذ ذرات در کوچکترین مقیاس آنها – به اصطلاح “حالت های کوانتومی” است که برای دهه ها باعث خوشحالی و ناراحتی دانشمندان شده است.

و قوانین فیزیک کوانتومی، که زیربنای نحوه انتقال اطلاعات در اینترنت کوانتومی است، چیزی کمتر از آن ناآشنا هستند. در واقع، آنها عجیب، ضد شهود، و گاهی اوقات حتی به ظاهر ماوراء طبیعی هستند.

و بنابراین برای درک نحوه عملکرد اکوسیستم کوانتومی اینترنت 2.0، ممکن است بخواهید همه آنچه را که در مورد محاسبات کلاسیک می دانید را فراموش کنید. زیرا بسیاری از اینترنت کوانتومی شما را به یاد مرورگر وب مورد علاقه شما نمی اندازد.

چه نوع اطلاعاتی را می توانیم با کوانتوم مبادله کنیم؟

به طور خلاصه، چیز زیادی نیست که اکثر کاربران به آن عادت دارند. بنابراین، حداقل برای چند دهه آینده، نباید انتظار داشته باشید که روزی بتوانید به جلسات زوم کوانتومی بپرید.

مرکز ارتباطات کوانتومی این واقعیت است که کیوبیت ها، که قوانین اساسی مکانیک کوانتومی را مهار می کنند، رفتار بسیار متفاوتی با بیت های کلاسیک دارند.

همانطور که داده ها را رمزگذاری می کند، یک بیت کلاسیک به طور موثر می تواند تنها یکی از دو حالت باشد. همانطور که یک کلید چراغ باید روشن یا خاموش باشد، و درست مانند یک گربه که باید مرده یا زنده باشد، یک بیت نیز باید ۰ یا ۱ باشد.

نه چندان با کیوبیت. در عوض، کیوبیت‌ها روی هم قرار می‌گیرند: می‌توانند به طور همزمان ۰ و ۱ باشند، در یک حالت کوانتومی خاص که در دنیای کلاسیک وجود ندارد. کمی به نظر می رسد که می توانید در یک لحظه هم در سمت چپ و هم در سمت راست مبل خود باشید.

تناقض این است که صرف اندازه گیری یک کیوبیت به این معنی است که یک حالت به آن اختصاص داده شده است. یک کیوبیت اندازه گیری شده به طور خودکار از حالت دوگانه خود می افتد و به 0 یا 1 تنزل می یابد، درست مانند یک بیت کلاسیک.

کل این پدیده برهم نهفته است و در هسته مکانیک کوانتومی قرار دارد.

جای تعجب نیست که کیوبیت ها را نمی توان برای ارسال نوع داده هایی که با آن آشنا هستیم، مانند ایمیل ها و پیام های WhatsApp استفاده کرد. اما رفتار عجیب کیوبیت‌ها فرصت‌های بزرگی را در دیگر برنامه‌های کاربردی خاص باز می‌کند.

ارتباطات کوانتومی (ایمن تر).

یکی از مهیج ترین راه هایی که محققان مسلح به کیوبیت ها در حال بررسی آن هستند، امنیت است.

وقتی صحبت از ارتباطات کلاسیک می شود، بیشتر داده ها با توزیع یک کلید مشترک بین فرستنده و گیرنده، و سپس استفاده از این کلید مشترک برای رمزگذاری پیام، ایمن می شوند. سپس گیرنده می تواند از کلید خود برای رمزگشایی داده ها در انتهای خود استفاده کند.

امنیت بیشتر ارتباطات کلاسیک امروزه مبتنی بر الگوریتمی برای ایجاد کلیدهایی است که شکستن آن برای هکرها دشوار است، اما غیرممکن نیست. به همین دلیل است که محققان به دنبال «کوانتومی کردن» این فرآیند ارتباطی هستند. این مفهوم در هسته یک حوزه نوظهور امنیت سایبری به نام توزیع کلید کوانتومی (QKD) قرار دارد.

QKD به این صورت کار می‌کند که یکی از دو طرف، بخشی از داده‌های کلاسیک را با رمزگذاری کلید رمزنگاری بر روی کیوبیت‌ها رمزگذاری می‌کند. سپس فرستنده آن کیوبیت ها را به شخص دیگر ارسال می کند که t را اندازه گیری می کند