Mọi thứ bạn phải biết về Internet lượng tử không thể đánh cắp

internet lượng tử

Xây dựng mạng lượng tử nghe có vẻ giống như một khái niệm khoa học viễn tưởng, nhưng nó là mục tiêu chính của nhiều chính phủ trên thế giới. Đối với các vấn đề về mật mã và tối ưu hóa, máy tính lượng tử có rất nhiều tiềm năng. Những gì máy tính lượng tử sẽ và sẽ không thể đạt được, cũng như những trở ngại mà chúng ta vẫn phải đối mặt, được khám phá. Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ bạn phải biết về internet lượng tử không thể kiểm soát được.

Internet lượng tử là gì?

Internet lượng tử là một mạng cho phép các thiết bị lượng tử trao đổi dữ liệu trong một môi trường sử dụng các nguyên tắc kỳ lạ của vật lý lượng tử. Về nguyên tắc, điều này sẽ cung cấp sức mạnh vô song của Internet lượng tử mà hiện nay các ứng dụng web khó đạt được.

Dữ liệu có thể được mã hóa trong lĩnh vực lượng tử bằng cách sử dụng qubit, được tạo ra trong các thiết bị lượng tử như máy tính lượng tử hoặc CPU lượng tử. Nói một cách dễ hiểu, internet lượng tử sẽ bao gồm việc truyền các qubit qua một mạng lưới gồm nhiều thiết bị lượng tử biệt lập về mặt vật lý. Tất cả những điều này đều có thể thực hiện được vì những đặc điểm kỳ lạ đặc trưng cho các trạng thái lượng tử.

Điều đó nghe rất giống với Internet thông thường. Tuy nhiên, việc truyền các qubit qua một kênh lượng tử thay vì một kênh thông thường về cơ bản có nghĩa là khai thác hành vi của các hạt ở kích thước nhỏ nhất của chúng – cái gọi là “trạng thái lượng tử” – vốn đã khiến các nhà vật lý học mê mẩn và bối rối từ lâu.

internet lượng tử
internet lượng tử

Tại sao lại sử dụng Internet lượng tử?

Công nghệ QKD vẫn còn sơ khai. Hiện tại, phương pháp “tiêu chuẩn” để tạo ra QKD là cung cấp các qubit một chiều đến máy thu thông qua cáp quang; tuy nhiên, điều này hạn chế nghiêm trọng hiệu quả của giao thức.

Bởi vì các qubit có thể nhanh chóng bị mất hoặc bị phân tán trong một sợi cáp quang, các tín hiệu lượng tử rất dễ bị lỗi và khó truyền đi một khoảng cách xa. Trên thực tế, các thử nghiệm hiện tại bị giới hạn trong phạm vi vài trăm km.

Một lựa chọn khác, là nền tảng của internet lượng tử, là sử dụng một tính năng lượng tử khác được gọi là sự vướng víu để trao đổi các thiết bị thông điệp.

Khi 2 qubit kết nối và vướng vào nhau, chúng chia sẻ những phẩm chất phụ thuộc vào nhau. Mặc dù các qubit đã được loại bỏ về mặt vật lý, mọi thay đổi đối với một qubit sẽ dẫn đến thay đổi đối với các qubit khi chúng ở trạng thái vướng víu.

Do đó, trạng thái của qubit đầu tiên có thể được “đọc” bằng cách quan sát hoạt động của đối tác vướng víu của nó. Trong bối cảnh giao tiếp lượng tử, sự vướng víu có thể chuyển một số dữ liệu từ một qubit sang nửa đối diện vướng víu của nó một cách hiệu quả, loại bỏ nhu cầu về một liên kết vật lý để kết nối hai qubit.

Trao đổi thông tin lượng tử

Tóm lại, hầu hết người tiêu dùng không quen lắm. Bạn không nên dự đoán sẽ sớm có thể tham gia các cuộc họp của Zoom lượng tử, ít nhất là trong vài thập kỷ tới. Thực tế là các qubit, vốn sử dụng các quy tắc cơ bản của vật lý lượng tử, hoạt động về cơ bản khác với các bit cổ điển, là điều cơ bản đối với giao tiếp lượng tử.

Một bit cổ điển chỉ có thể có một trong hai trạng thái vì nó mã hóa dữ liệu. Một bit phải là 0 hoặc 1, giống như công tắc đèn phải bật hoặc tắt, và giống như một con mèo phải chết hoặc sống.

Mặt khác, Qubits là một tầng khác. Mặt khác, các qubit được xếp chồng lên nhau: chúng có thể đồng thời là 0 và 1, ở trạng thái lượng tử không tồn tại trong thời cổ điển. Như thể bạn có thể ở cả hai bên trái của ghế sofa cùng một lúc.

Điều nghịch lý là chỉ cần đo qubit thì kết quả là nó sẽ được gán một trạng thái. Một qubit đo được, giống như một bit truyền thống, rơi ra khỏi trạng thái kép của nó và bị hạ xuống 0 hoặc 1. Chồng chất là tên gọi của toàn bộ hiện tượng, là trung tâm của cơ học lượng tử. Rất tiếc, qubit không thể truyền tải các loại dữ liệu mà chúng ta quen thuộc, chẳng hạn như email và tin nhắn Facebook.

Truyền thông internet lượng tử

Bảo mật là một trong những chủ đề hấp dẫn nhất mà các nhà nghiên cứu sử dụng qubit đang theo đuổi.

Khi nói đến truyền thông internet lượng tử, hầu hết dữ liệu được bảo vệ bằng cách cấp cho người gửi và người nhận một khóa chia sẻ và sau đó mã hóa tin nhắn bằng khóa đó. Sau đó, người nhận có thể giải mã dữ liệu ở cuối bằng cách sử dụng khóa của họ.

Sự bảo mật của hầu hết các giao tiếp truyền thống ngày nay được xây dựng dựa trên quy trình tạo khóa mà rất khó, nhưng không phải là không thể, đối với các hacker bẻ khóa. Đó là lý do tại sao các nhà khoa học đang cố gắng biến cơ chế giao tiếp này thành “lượng tử”. Khái niệm nằm ở trung tâm của phân phối khóa lượng tử, một nhánh mới của an ninh mạng.

Internet lượng tử không thể điều khiển

Các mạng internet dựa trên vật lý lượng tử sẽ sớm cho phép giao tiếp an toàn về cơ bản.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra cách vận chuyển các cặp photon qua cáp quang theo cách mà thông tin lưu trữ trong chúng được bảo vệ hoàn toàn. Một đội Trung Quốc đã sử dụng một biến thể của kỹ thuật này để xây dựng một mạch kết hợp dài 2.000 km nối Bắc Kinh và Thượng Hải.

Kỹ thuật này dựa trên sự vướng víu, một tính chất lượng tử của các hạt nguyên tử. Không thể giải thích các photon vướng víu mà không phá hủy nội dung của chúng. Mặt khác, các hạt vướng víu rất khó sản xuất và thậm chí khó vận chuyển hơn trên những khoảng cách rộng lớn. Các bộ lặp lượng tử mở rộng mạng sẽ được yêu cầu để cung cấp kết nối không bị gián đoạn trên các khoảng cách xa hơn.

internet lượng tử
internet lượng tử

Mục tiêu của các nhà nghiên cứu internet lượng tử là ban đầu mở rộng mạng lưới lên cấp quốc gia và sau đó là toàn cầu trong tương lai. Tuyệt đại đa số các chuyên gia đồng ý rằng điều này sẽ không xảy ra trong vài thập kỷ tới. Tuy nhiên, internet lượng tử là một nỗ lực lâu dài với một số rào cản công nghệ cần vượt qua.

Tuy nhiên, những kết quả không lường trước được mà công nghệ chắc chắn sẽ mang lại trên con đường sẽ tạo nên một cuộc phiêu lưu khoa học tuyệt vời, hoàn chỉnh với một loạt các lượng tử kỳ lạ

Từ khóa:

Nội dung liên quan: