Сегодня:
$
Нефть
Золото

Квантовые войны: какая страна изменит баланс сил в космосе

Лидерами мировой космической гонки по традиции считаются Россия и США, но серьезный соперник уже дышит им в спину – Китай прилагает неимоверные усилия, чтобы изменить баланс сил в космосе и заодно в области информационных технологий. Убить двух зайцев одним квантом Пекин планирует в первых числах августа — на это время назначен запуск первого в истории человечества орбитального комплекса квантовой связи.

КАК ВЫГЛЯДИТ УНИКАЛЬНЫЙ САТЕЛЛИТ

Система, позволяющая безопасно передавать информацию на далекие расстояния, отправится покорять космос на борту ракеты-носителя, которая взлетит со стартовой площадки крупнейшего китайского космопорта Цзюцюань. Он расположен на краю пустыни Бадын-Джаран, недалеко от автономного района Внутренняя Монголия.

600-килограмовый спутник стоит около 100 миллионов долларов. Разработчики из Китайской академии наук, сотрудничающие с Академией наук Австрии, потратили несколько лет на его создание, но срок службы космического аппарата всего два года — за это время он должен перевернуть представление о квантовой механике.

«Сердце» спутника выглядит как кристалл из материалов с особыми оптическими свойствами. Под воздействием энергетических импульсов кристалл генерирует связанные по парам фотоны, а их текущие в безвоздушном пространстве потоки образуют каналы квантовой сети.

ЗАЧЕМ КИТАЮ ТЕЛЕПОРТ

Первым заданием сателлита в случае беспроблемного вывода на орбиту станет «прокладка» сверхнадежного канала зашифрованной передачи информации между лабораториями в Пекине и Вене. Их разделяет расстояние в 7500 километров, а лучший наземный канал квантовых коммуникаций не способен преодолеть расстояние в 300 километров. Если физики в столице Австрии получат секретный код от своих китайских коллег, следующим шагом будут эксперименты по дальнейшему преодолению ограничений квантовых сетей.

Барьер в 300 километров не случаен — во время путешествия по воздуху и в оптоволоконных кабелях фотоны «теряются» или поглощаются сторонними излучениями. Даже самое качественное оптоволокно улучшают особыми лазерными усилителями и охлаждают до температур, близких к абсолютному нулю, чтобы световой сигнал не затух через 100 километров. Ученые рассчитывают, что в космосе будет гораздо меньше помех.

Самая амбициозная задача по разрушению привычных границ передачи сигнала — телепортация фотонов. Она будет выглядеть так: в одной точке исследователи измеряют параметры частицы, а в другой точке возникает ее сестра-близнец с ровно такими же данными. Если безымянный спутник с кристаллом достигнет успеха и станет порталом квантовой телепортации, Китай грозится запустить еще около 20 таких же аппаратов и опутать нашу планету космическими линиями шифрованной связи, которые почти невозможно взломать.

ПОЧЕМУ ЭТО ПРОРЫВ ДЛЯ ВСЕЙ ПЛАНЕТЫ

Особенность квантовой связи — ее защищенность от несанкционированного доступа. В современных компьютерах информация записана нулями и единицами и передается по сетям с помощью вспышек света. Мастера-хакеры могут записать эти вспышки с помощью специальной техники и украсть отправленные данные. Квантовая связь же позволяет записать ноль и единицу с помощью одного элемента, а сами фотоны передаются особыми группами — любая попытка перехвата не останется незамеченной и прочитать такие данные без ключа шифрования практически невозможно.

Ряд экспертов в IT-области прогнозирует, что следующим этапом развития интернета будет переход на квантовые сети. Он начнется с международных банковских институтов и вооруженных сил ведущих стран мира, ведь квантовые каналы прекрасный инструмент для дипломатической работы, финансовых транзакций, промышленного и военного шпионажа.

Эксперимент китайских ученых даст толчок и для разработки квантовых компьютеров — их программное обеспечение строится на основе квантовых бит (кубит) вместо классического двоичного кода и будет на порядок мощнее современных.

Квантовая телепортация в космосе позволит добиться другого грандиозного прорыва в науке: фотонные потоки с флотилии спутников сольются в единый луч для создания сверхмощного энергетического телескопа, которые позволит увидеть дальние звезды. Как отмечает журнал Nature, его разрешение будет так велико, что можно будет «читать номера автомобилей на спутниках Юпитера».

Кто примет участие в квантовой гонке

Достижения китайцев подхлестнут разработки в странах Европы, Японии и США. Впрочем, Вашингтон наложил на квантовые технологии гриф «совершенно секретно» и ничего достоверного об успехах Пентагона неизвестно — настолько это закрытая тема.

Зато есть информация о том, что команда ученых из Канады работает над созданием микроспутников квантовой связи весом всего 30 килограммов. Спутники будут получать потоки фотонов от наземных генераторов, что максимально удешевит и упростит их производство. Для начала канадцы собираются испытать эту модель c помощью самолета, на который смонтируют фотоно-приемник.

Итальянцы рассматривают еще более простой подход: группа ученых из Падуанского университета предлагает «проапгрейдить» уже существующие спутники связи с помощью простых устройств, напоминающих зеркала — они будут отражать фотонные потоки под необходимым углом обратно на Землю.

Основная гонка технологий идет между Японией и Китаем. Одна из этих стран первой создаст квантовый спутник, предсказывал признанный эксперт в этой научной области, швейцарский физик Николя Жизан в ноябре 2015 года, и оказался прав. Удивительно лишь то, что «покорителем кванта» стал Китай, а Япония, мировой центр технологий будущего, пока даже не объявила точный год запуска собственного спутника квантовой связи, ограничившись небольшим экспериментом по передаче фотонов, проведенным на сателлите «Сократ» в 2014 году.

Российские ученые также предпочитают заниматься не практической стороной вопроса, а теорией. Недавно они предложили использовать для квантовых вычислений вместо обычных кубитов целые квантовые «пироги» из множества кубитов (кудиты). «Мы получаем существенный выигрыш, поскольку многоуровневые кудиты в определенных физических реализациях контролировать проще, чем систему из соответствующего количества кубитов, а значит мы на шаг приближаемся к созданию полноценного квантового компьютера», — хвалится сотрудник Российского квантового центра Алексей Федоров.

Оставить комментарий

avatar
wpDiscuz

Как успевать читать всё интересное?

Получайте лучшие материалы в нашей рассылке