2020年2月に、米国エネルギー省のアルゴンヌ国立研究所とシカゴ大学の科学者は、量子エンタングルメントを達成したことを発見しました。このエンタングルメントでは、2つの小さな粒子のペアの動作がバインドされ、状態が同じになります。これは、量子を含む83.7kmのネットワークで発生しました。 シカゴの郊外でループします。
量子力学に精通している科学者でない場合、つまり、現実の最小スケールでの物質とエネルギーの動作に精通している科学者でない場合、この騒ぎは何であるか疑問に思うかもしれません。これは、私たちの周りで見ることができる世界とは特に異なります。
研究者の調査は、今後数十年の間にインターネットの新しい、はるかに強力なバージョンを開発する上で重要なステップになる可能性があります。 現代のウェブが使用するビット(0または1としてしか表現できない)の代わりに、将来の量子インターネットは、無限の数の値を取ることができる量子情報のキュービットを使用します。 (キュービットは、量子コンピューターの情報の単位です。)
これにより、量子インターネットの帯域幅が広がり、超強力な量子コンピューターやその他のデバイスを接続して、現在のインターネットでは不可能なアプリケーションを実行できるようになります。
「QuantumInternetは、コンピューター、ネットワーク、センサーが根本的に新しい方法で情報を交換する量子エコシステムのプラットフォームになります。このプラットフォームでは、センシング、通信、計算が文字通り1つになります」と、同校のスピントロニクスおよび量子情報の教授であるDavidAushalom氏は説明します。 シカゴ大学のプリツカーと、量子ループプロジェクトを主導したアルゴンヌの上級研究員による分子工学。
クォンタムインターネットとは何ですか？
では、なぜ彼が必要なのか、そして彼は何をしているのでしょうか。 手始めに、量子インターネットは、今日私たちが持っている通常のインターネットに代わるものではありません。 むしろ、それはそれに追加されます。 彼は現在のインターネットを妨害している問題のいくつかの世話をすることができました。 たとえば、量子インターネットは、ハッカーやサイバー犯罪者に対する保護を強化します。 現在、ニューヨークのアリスがインターネットを介してカリフォルニアのボブにメッセージを送信した場合、そのメッセージは多かれ少なかれ海岸から海岸へと直線的になります。 途中で、メッセージを運ぶ信号は劣化します。 リピーターは信号を読み取り、エラーを増幅して修正します。 しかし、このプロセスにより、ハッカーはメッセージを「クラック」して傍受することができます。
量子メッセージングにはこの問題はありません。 量子ネットワークは、光光子粒子を使用して、サイバー攻撃の影響を受けないメッセージを送信します。 ロスアラモス国立研究所の研究者であるレイ・ニューウェル氏によると、数学的な複雑さを使用してメッセージを暗号化する代わりに、量子物理学の特別な規則に依存します。 量子情報では、「コピーしたり分割したりすることはできません。また、変更せずに見ることもできません。」 実際、有線ログが記録しているように、単にメッセージを傍受しようとするとメッセージが破壊されます。 これにより、現在利用可能なものよりもすべてがはるかに安全になります。
「量子インターネットの概念を理解する最も簡単な方法は、量子テレポーテーションの概念を使用することです」と、ルイジアナ州立大学バトンルージュ校の研究者であるSumitKhatri氏は述べています。 彼と彼の同僚は、テクノロジーの概要の記事で説明されているように、衛星が絡み合った光子を地表に継続的にブロードキャストする、宇宙ベースの量子インターネットの可能性についての記事を書きました。
「クォンタムテレポーテーションは、科学者以外の人の心がSF映画で見るものとは異なります」とKhatri氏は言います。 「量子テレポーテーションでは、通信したい2人が、絡み合った1対の量子粒子を共有します。 次に、一連の操作を通じて、送信者は任意の量子情報を受信者に送信できます(ただし、これは光の速度より速く行うことはできません)。 世界中のカップルの間の共通の絡み合いのこのコレクションは、本質的に量子インターネットを構成します。 主な研究課題は、これらの絡み合ったペアを世界中に分散している人々にどのように分散させるのが最善かということです。
Cosmos誌によると、これを大規模に実行できるようになると、量子インターネットは驚くほど高速になり、リモートクロックは現在利用可能な最高の原子クロックよりも約1000倍正確に同期されます。 これにより、GPSナビゲーションが現在よりもはるかに正確になり、科学者が重力波の脈動に気付くことができるように、地球の重力場が詳細に表示されます。 また、フォトンが地球全体の離れた可視光望遠鏡からテレポートし、それらを巨大な仮想天文台にリンクできるようにすることもできます。
「他の星の周りに惑星が見える可能性があります」と、オークリッジ国立研究所の量子情報科学のチームリーダーであるニコラスピーターズは言います。
量子インターネット構築の問題。
しかし、これが起こる前に、研究者は量子インターネットを構築する方法を理解する必要があり、量子力学の奇妙な性質を考えると、それは簡単ではありません。 「古典的な世界では、情報をエンコードして保存することができ、破壊されることはありません」とピーターズ氏は言います。 「量子の世界では、情報をコーディングすると、ほとんどすぐに減衰し始めます。」
もう一つの問題は、量子情報に対応するエネルギー量が非常に少ないため、外界との相互作用を防ぐことが難しいということです。 今日、「多くの場合、量子システムは非常に低い温度でしか機能しません」とNewell氏は言います。 「別の選択肢は、真空中で作業することです。」
ニューウェル氏によると、量子インターネット機能を作成するには、まだ開発されていない種類のハードウェアが必要です。 したがって、量子インターネットがいつ開始されるかを正確に言うことは困難ですが、一部の科学者は、これは早くも2030年に発生する可能性があると示唆しています。
