Zbudowano infrastrukturę testową internetu kwantowego. Ma być całkowicie odporny na ataki hakerów

Amerykanie chcą stworzyć internet kwantowy. Sieć nowej generacji zapewni najwyższy poziom bezpieczeństwa. W obliczu narastającego problemu cyberprzestępczości zorganizowanej amerykański Departament Energii uruchomił prace nad siecią przesyłu danych nowej generacji. Nad innowacyjnym systemem pracują naukowcy z kilku amerykańskich uczelni. Dzięki wykorzystaniu zjawiska splątania kwantowego chcą stworzyć internet odporny na ataki hakerów i przetwarzać dane bez ryzyka przechwycenia ich przez niepożądane osoby.

– Podstawą sieci kwantowych jest nasza zdolność do precyzyjnej syntezy i manipulowania materią w skali atomowej, w tym kontroli pojedynczych fotonów – tłumaczy David Awschalom, prof. inżynierii molekularnej na Uniwersytecie w Chicago, starszy naukowiec w Argonne National Laboratory i dyrektor Chicago Quantum Exchange. – W naszych laboratoriach krajowych znajdują się światowej klasy obiekty do obrazowania materiałów o rozdzielczości subatomowej i superkomputery do modelowania ich zachowania. Te potężne zasoby mają kluczowe znaczenie dla przyspieszenia postępu w informatyce kwantowej i inżynierii oraz dla przewodzenia tej szybko rozwijającej się dziedzinie we współpracy z partnerami akademickimi i korporacyjnymi.

Amerykańscy naukowcy poczynili już pierwsze kroki na drodze do wdrożenia idei kwantowego internetu w życie. Zespół inżynierów z Argonne National Laboratory oraz Uniwersytetu Chicagowskiego skonstruował 83,6-kilometrową pętlę kwantową rozciągającą się na terenie przedmieść Chicago, która służy do testowania innowacyjnej metody przesyłania informacji. Wkrótce do sieci podłączony zostanie kolejny węzeł znajdujący się w laboratorium Fermilab w mieście Batavia, dzięki czemu pętla kwantowa rozrośnie się do długości 128,8 km.

Przedstawiciele Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych oraz Uniwersytetu Chicagowskiego zaprezentowali strategię rozwoju krajowego internetu kwantowego. Nowa infrastruktura sieciowa pozwoli Stanom Zjednoczonym zwiększyć bezpieczeństwo transmisji danych o znaczeniu strategicznym.

– Budując nową technologię internetu kwantowego, Stany Zjednoczone kontynuują swoje zaangażowanie w utrzymywanie i rozszerzanie swoich zdolności kwantowych –  podkreśla amerykański sekretarz ds. energii Dan Brouillette. – Departament Energii odgrywa kluczową rolę w rozwoju krajowego internetu kwantowego.

Do prac nad rozwojem tego projektu zaproszono 17 laboratoriów Departamentu Energii, które będą eksperymentować z metodami przesyłania informacji za pośrednictwem technologii splątania kwantowego. Aby wdrożyć sieć nowej generacji do powszechnego użytku, należy od podstaw opracować jej infrastrukturę, począwszy od urządzeń do splątania kwantów, przesyłania informacji oraz korekcji błędów.

Władze USA wyznaczyły cztery kamienie milowe, które pozwolą skomercjalizować tę technologię. W pierwszym etapie naukowcy zweryfikują, czy protokoły kwantowe rzeczywiście zapewnią wyższy poziom bezpieczeństwa niż dane przesyłane za pośrednictwem światłowodów. Jeśli uda się potwierdzić tę tezę, kolejnym wyzwaniem będzie przesłanie pakietu informacji pomiędzy kampusami badawczymi bądź miastami. W następnym kroku rząd planuje rozszerzyć działanie internetu kwantowego na poszczególne miasta, a w finalnej fazie projektu opracować kwantowe wzmacniacze sygnału, które pozwolą komunikować się kwantowo w skali globalnej.

 – Oprócz naszej współpracy z University of Chicago Fermilab współpracuje z Argonne, Caltech, Northwestern University i start-upami technologicznymi, aby opracować architekturę oraz stopniowo wdrażać i łączyć kwantowe węzły komunikacyjne w całym Chicago. Wkrótce z tą drugą grupą współpracowników będziemy teleportować dane przez sieć metropolitalną – wskazuje Panagiotis Spentzouris, szef programów kwantowych w Fermilab. –  Ten projekt jest ważny, żeby rozszerzyć budowę internetu kwantowego na cały kraj.

Jeśli projekt zakończy się sukcesem, Stany Zjednoczone będą dysponować nową metodą przesyłu danych, która uniemożliwi przechwycenie transmisji przez cyberprzestępców. W pierwszej kolejności z potencjału sieci kwantowej skorzystają firmy z sektorów strategicznych, takie jak banki, placówki służby zdrowia czy przemysł wojskowy. Naukowcy nie wykluczają jednak, że w przyszłości splątanie kwantowe będzie wykorzystywane także w ramach sieci komórkowych do bezpiecznego przesyłania informacji między użytkownikami a usługami przetwarzającymi dane o charakterze wrażliwym.

Według analityków z firmy MarketsandMarkets wartość globalnego rynku obliczeń kwantowych w 2019 roku wyniosła 93 mld dol. Przewiduje się, że do 2024 roku wzrośnie do 283 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie blisko 25 proc.