Квантовый интернет существует уже два с половиной года

Создание квантового интернета, который бы позволил создавать абсолютно безопасные соединения на основе законов квантовой механики, является мечтой экспертов по безопасности уже многие годы.

В основе этой технологии лежит тот факт, что любой акт измерения квантового объекта — например фотона — всегда приводит к его изменению. Таким образом, любая попытка перехватить или «вскрыть» квантовое сообщение обязательно оставит следы, которые получатель сможет заметить. Именно эта идея лежит в основе так называемой квантовой криптографии, и систем, обеспечивающих её применение.

Однако подобные комплексы на сегодняшний день имеют важное ограничение. Текущее поколение квантовых криптографических систем работают с линиями «терминал-терминал», соединённых единственным отрезком оптоволокна. Таким образом, они могут переслать зашифрованное сообщение из точки А в точку Б, но не могут отправить его дальше в точки В, Г и Д – поскольку его перенаправление требует считывания части информации, которая показывает, куда его следует направить. И это считывание неизбежно приведёт к изменению сообщения, по крайней мере, в традиционных роутерах. Это делает квантовый интернет с текущим уровнем нашей технологии недостижимым.

Различные научные команды предпринимают серьёзные усилия по созданию квантовых роутеров, которые смогут перенаправлять квантовые сообщения без их разрушения, но все эти устройства ещё весьма далеки от коммерческого использования.

И вот совсем недавно Ричард Хьюз и его коллеги из Национальной лаборатории Лос Аламос в Нью Мехико раскрыли факт существования альтернативного квантового интернета, которым они пользуются уже два с половиной года. Их подход построен на организации квантовой сети вокруг центрального хаба. В такой системе все сообщения идут из любой точки сети в другую через центральный узел.

Этот подход не нов, и его идея заключается в том, что сообщения к хабу идут с использованием обычного уровня квантовой безопасности. В хабе они конвертируются в традиционные биты и затем реконвертируются обратно в кубиты (квантовые биты) и отправляются в нужную точку сети.

Таким образом, пока центральный хаб безопасен, безопасной должна быть и вся остальная сеть.

Проблема этого подхода – в масштабировании. По мере того, как число связей с хабом растёт, становится всё труднее удерживать все возможные соединения, которые могут быть организованы внутри сети.

Хьюз сообщает, что им удалось решить эту проблему благодаря уникальному подходу – они оборудовали каждый узел сети квантовыми трансмиттерами (то есть лазерами), но не фотонными детекторами, которые весьма дороги и громоздки. Таким образом, только хаб способен принимать квантовые сообщения (хотя все узлы могут посылать и получать традиционные сообщения обычным путём).

Огромным преимуществом этой системы является то, что такая технология не требует никакого специального оборудования на каждом узле сложнее обычного лазера. А фактически, Лос Аламос уже разработал и построил необходимые plug-and-play модули, которые имеют размер спичечного коробка.

Их конечной целью является встроить эти модули практически в каждое устройство, подключённое к оптоволоконной сети, например телевизионные STB-приставки, домашние компьютеры, и так далее, чтобы позволить им обмен полностью безопасными сообщениями.

Поскольку Лос Аламос пользуется такой системой уже более двух лет, его учёные абсолютно уверены в её эффективности.

Разумеется, такая сеть никогда не будет более безопасной, чем хаб в её центре, и это является важным ограничением этой системы. В отличие от неё, полностью квантовый интернет должен позволить абсолютно защищённое соединение между любыми точками сети.

Другим фактором, который следует учитывать, является то, что этот метод устареет как только квантовые роутеры станут коммерчески доступными. Но когда это случится – сейчас не возьмётся предсказать никто.