Прорывные ИТ-технологии
Добавлено: Вс 18 мар, 2018 08:43
Прорывные ИТ-технологии
1. Прорывные ИТ-технологии на квантовых принципах
18 марта 2018 года
Основные принципы
Коммуникации, построенные на квантовых принципах, их главное достоинство - абсолютная защищённость сети. Данные при передаче кодируются в квантовых состояниях фотонов. Если попытаться взломать такой канал связи, состояния фотонов на двух его концах изменятся одновременно, не позволяя подсмотреть за передаваемыми данными, - таковы законы квантовой физики. На этом попытки взлома прекратятся, причём участники сеанса связи будут знать, что их пытались подслушать. Так что злоумышленникам остаться незамеченными никак не удастся (см. Приложение)
У квантовой (или кубитовой) связи есть и другие преимущества. Она не зависит от расстояния, ей не страшны никакие помехи, связанные с погодой. По скорости передачи данных такие сети на несколько порядков превосходят самые быстрые из ныне извест¬ных каналов коммуникации. А ещё квантовому телефону не нужны вышки, ретрансляторы и прочая инфраструктура современных сотовых сетей. Есть определённые технические трудности (устройству понадобится система охлаждения), но учёные работают над их преодолением.
Чтобы система функционировала, необходимо создать в ближнем космосе группировку спутников. Каждый из них будет оснащён блоком обработки данных на холодных атомах рубидия.
Китай уже сделал большой шаг в этом направлении, отправив на орбиту спутник «Мо-цзы». Первый в мире космический аппарат, предназначенный для квантовой передачи данных, был запущен в августе 2016 г., четыре месяца проходил тестирование и в январе 2017 г. был сдан в эксплуатацию. Эксперимент показал, что сформированный благодаря спутнику канал связи неуязвим для хакеров.
От разработки до внедрения
В Южной Корее готовятся выпустить в 2018 году ограниченную партию городских кроссоверов. Данная модель автомобиля снабжена встроенным уникальным средст¬вом связи, которое невозможно подслушать. Эксперты полагают, что через год-другой она сможет потеснить ставшую такой привычной сотовую связь.
В данном проекте принимали участие и российские учёные - с физфака МГУ. В декабре 2017 года они протестировали у себя квантовую линию телефонной связи. Работа над ней шла не один год. Высокой степени защиты удалось добиться благодаря оборудованию, которое разработали наши физики.
Главным компонентом стал сервер распределения ключей шифрования, к которому по оптоволокну подключены абоненты. Схема обеспечивала надёжную связь - ключи способны меняться с частотой несколько десятков раз в минуту. «Практическая ценность состоит в том, что абоненты могут разговаривать или обмениваться сообщениями так, что их гарантированно никто не сможет подслушать», - утверждают участники проекта. В перспективе такими телефонами предполагается оснастить несколько подразделений МГУ.
А совсем недавно первую междугороднюю линию квантовой связи «протянули» инженеры из Петербурга и Казани. Они соединили две электрические подстанции в Ленинградской области. Длина линии - 60 км. После подключения к сети и серии тестов её попытались взломать, подслушав сигнал, который идёт через квантовый канал связи, - бесполезно. «Успех испытаний подтверждает, что наш метод обеспечивает эффективность и непревзойдённый уровень безопасности. Мы уверены, что наш прототип быстро пройдёт путь от перспективной разработки до реального внедрения», - считает руководитель лаборатории квантовой информатики Университета ИТМО Артур Глейм.
Так что мировой рынок связи - на пороге грандиозных перемен. Новая технология прежде всего найдёт применение в сферах с высоким грифом секретности. Но рано или поздно, как это всегда бывает, она окажется в руках и массового потребителя. Скептикам же напомним, как стремительно исчезли пейджеры под натиском сотовых технологий, очередь которых, похоже, также наступает. http://www.aif.ru/society/web/sotovym_n ... ource=smi2
Примечание автора: отметим, что обсуждаемая технология разрабатывается, на первом этапе, для сетей засекреченной связи и, соответственно, должен быть выполнен полный комплекс мероприятий по закрытию каналов утечки, включая вспомогательные технические средства, которыми могут быть сотовые телефоны, компьютеры, планшеты, фото и видеокамеры, телевизоры – цена работы в «чужом» российском информационном пространстве. Этот комплекс защитных мер может быть, по цене, очень затратным… Поэтому, перед внедрением, обсуждаемых ИТ-проектов, целесообразно провести их технико-экономическую сравнительную оценку с учетом альтернативных технических решений.
Приложение
http://digitalphysics.ru/pdf/Fiziko-sta ... gdanov.pdf
Физико- статистические основы квантовой информатики, 2010 год, Москва
Содержание
…
Глава3. Принципы квантовой информатики и шестая проблема Гильберта
3.1 Постулаты квантовой информатики 44
3.2 От квантовой информатики к квантовой физике 53
3.3. Шестая проблема Гильберта 60
3.4. Обсуждение 63
Глава 4. Основные логические элементы квантовой информатики и их свойства
4.1 Квантовые биты 71
4.2. Реализация произвольного состояния кубита посредством унитарного поворота 78
4.3. Система кубитов 79
4.4. Измерение кубитов 82
4.5. Простейшие квантовые логические элементы 84
4.6. Преобразование Уолша-Адамара (Walsh-Hadamar Transformation) 87
4.7. Теорема о невозможности клонирования неизвестного квантового состояния 88
4.8. Состояния Белла 91
4.9. Парадокс (эффект) Эйнштейна - Подольского - Розена 92
4.10. Неравенство Белла
4.11. Физическая реализация кубита. Спиновой магнитный резонанс 94
Глава 5. Некоторые алгоритмы квантовой информатики
5.1 Сверхплотное кодирование. 108
5.2. Телепортация 112
5.3. Квантовый параллелизм. Алгоритмы Дойча и Дойча- Джозса 113
5.4. Квантовое преобразование Фурье 125
5.5. Нахождение периода функции 130
5.6. Факторизация чисел 134
5.7. Квантовая криптография
5.8. Алгоритм Гровера
5.9. Введение в квантовое исправление ошибок
1. Прорывные ИТ-технологии на квантовых принципах
18 марта 2018 года
Основные принципы
Коммуникации, построенные на квантовых принципах, их главное достоинство - абсолютная защищённость сети. Данные при передаче кодируются в квантовых состояниях фотонов. Если попытаться взломать такой канал связи, состояния фотонов на двух его концах изменятся одновременно, не позволяя подсмотреть за передаваемыми данными, - таковы законы квантовой физики. На этом попытки взлома прекратятся, причём участники сеанса связи будут знать, что их пытались подслушать. Так что злоумышленникам остаться незамеченными никак не удастся (см. Приложение)
У квантовой (или кубитовой) связи есть и другие преимущества. Она не зависит от расстояния, ей не страшны никакие помехи, связанные с погодой. По скорости передачи данных такие сети на несколько порядков превосходят самые быстрые из ныне извест¬ных каналов коммуникации. А ещё квантовому телефону не нужны вышки, ретрансляторы и прочая инфраструктура современных сотовых сетей. Есть определённые технические трудности (устройству понадобится система охлаждения), но учёные работают над их преодолением.
Чтобы система функционировала, необходимо создать в ближнем космосе группировку спутников. Каждый из них будет оснащён блоком обработки данных на холодных атомах рубидия.
Китай уже сделал большой шаг в этом направлении, отправив на орбиту спутник «Мо-цзы». Первый в мире космический аппарат, предназначенный для квантовой передачи данных, был запущен в августе 2016 г., четыре месяца проходил тестирование и в январе 2017 г. был сдан в эксплуатацию. Эксперимент показал, что сформированный благодаря спутнику канал связи неуязвим для хакеров.
От разработки до внедрения
В Южной Корее готовятся выпустить в 2018 году ограниченную партию городских кроссоверов. Данная модель автомобиля снабжена встроенным уникальным средст¬вом связи, которое невозможно подслушать. Эксперты полагают, что через год-другой она сможет потеснить ставшую такой привычной сотовую связь.
В данном проекте принимали участие и российские учёные - с физфака МГУ. В декабре 2017 года они протестировали у себя квантовую линию телефонной связи. Работа над ней шла не один год. Высокой степени защиты удалось добиться благодаря оборудованию, которое разработали наши физики.
Главным компонентом стал сервер распределения ключей шифрования, к которому по оптоволокну подключены абоненты. Схема обеспечивала надёжную связь - ключи способны меняться с частотой несколько десятков раз в минуту. «Практическая ценность состоит в том, что абоненты могут разговаривать или обмениваться сообщениями так, что их гарантированно никто не сможет подслушать», - утверждают участники проекта. В перспективе такими телефонами предполагается оснастить несколько подразделений МГУ.
А совсем недавно первую междугороднюю линию квантовой связи «протянули» инженеры из Петербурга и Казани. Они соединили две электрические подстанции в Ленинградской области. Длина линии - 60 км. После подключения к сети и серии тестов её попытались взломать, подслушав сигнал, который идёт через квантовый канал связи, - бесполезно. «Успех испытаний подтверждает, что наш метод обеспечивает эффективность и непревзойдённый уровень безопасности. Мы уверены, что наш прототип быстро пройдёт путь от перспективной разработки до реального внедрения», - считает руководитель лаборатории квантовой информатики Университета ИТМО Артур Глейм.
Так что мировой рынок связи - на пороге грандиозных перемен. Новая технология прежде всего найдёт применение в сферах с высоким грифом секретности. Но рано или поздно, как это всегда бывает, она окажется в руках и массового потребителя. Скептикам же напомним, как стремительно исчезли пейджеры под натиском сотовых технологий, очередь которых, похоже, также наступает. http://www.aif.ru/society/web/sotovym_n ... ource=smi2
Примечание автора: отметим, что обсуждаемая технология разрабатывается, на первом этапе, для сетей засекреченной связи и, соответственно, должен быть выполнен полный комплекс мероприятий по закрытию каналов утечки, включая вспомогательные технические средства, которыми могут быть сотовые телефоны, компьютеры, планшеты, фото и видеокамеры, телевизоры – цена работы в «чужом» российском информационном пространстве. Этот комплекс защитных мер может быть, по цене, очень затратным… Поэтому, перед внедрением, обсуждаемых ИТ-проектов, целесообразно провести их технико-экономическую сравнительную оценку с учетом альтернативных технических решений.
Приложение
http://digitalphysics.ru/pdf/Fiziko-sta ... gdanov.pdf
Физико- статистические основы квантовой информатики, 2010 год, Москва
Содержание
…
Глава3. Принципы квантовой информатики и шестая проблема Гильберта
3.1 Постулаты квантовой информатики 44
3.2 От квантовой информатики к квантовой физике 53
3.3. Шестая проблема Гильберта 60
3.4. Обсуждение 63
Глава 4. Основные логические элементы квантовой информатики и их свойства
4.1 Квантовые биты 71
4.2. Реализация произвольного состояния кубита посредством унитарного поворота 78
4.3. Система кубитов 79
4.4. Измерение кубитов 82
4.5. Простейшие квантовые логические элементы 84
4.6. Преобразование Уолша-Адамара (Walsh-Hadamar Transformation) 87
4.7. Теорема о невозможности клонирования неизвестного квантового состояния 88
4.8. Состояния Белла 91
4.9. Парадокс (эффект) Эйнштейна - Подольского - Розена 92
4.10. Неравенство Белла
4.11. Физическая реализация кубита. Спиновой магнитный резонанс 94
Глава 5. Некоторые алгоритмы квантовой информатики
5.1 Сверхплотное кодирование. 108
5.2. Телепортация 112
5.3. Квантовый параллелизм. Алгоритмы Дойча и Дойча- Джозса 113
5.4. Квантовое преобразование Фурье 125
5.5. Нахождение периода функции 130
5.6. Факторизация чисел 134
5.7. Квантовая криптография
5.8. Алгоритм Гровера
5.9. Введение в квантовое исправление ошибок