Ученые разработали квантовое казино

Лучшие онлайн казино с лицензией за 2020 год:
  • Казино РОКС
    Казино РОКС

    Лучшее казино по отдаче денег и бонусам!

  • Казино ФРЭШ
    Казино ФРЭШ

    Огромные бонусы и быстрый вывод выигрышей!

  • Казино СОЛ
    Казино СОЛ

    Бонус за регистрацию 30 000 руб, за каждое пополнение до 100 000!

  • Казино Пинап
    Казино Пинап

    Приятный интерфейс и мгновенные выплаты на карту!

Физики разработали концепцию честного квантового казино

Британские и китайские физики разработали концепцию «честного» квантового казино. Об этом сообщают РИА Новости.

Как отметил один из авторов разработки Джереми О’Брайен из Бристольского университета в журнале npj Quantum Information, главной проблемой в работе онлайн-казино является проверка того, насколько честно ведут себя организатор игры и сами игроки.

По словам О’Брайена, проверить это раньше было очень сложно. Чтобы решить проблему, ученые разработали протокол, который позволяет создать абсолютно честное казино, работающее без третьего лица.

Идея заключается в том, чтобы и казино и игрок в равной степени контролировали процесс передачи информации между ними и обладали способами проверки того, честно ли партнер ведет свою игру.

Роль «рабочих инструментов» тотализатора в этой системе играет пара запутанных частиц, одна из которых «принадлежит» казино, а вторая передается игроку.

Игрок должен открыть коробку, в которой может находиться частица и найти ее. Если она отсутствует в емкости, то тогда он может попросить организаторов переправить ему вторую частицу для проверки того, находится ли она в том состоянии, о котором ему сообщало казино до начала игры.

Если игрок находит частицу или обнаруживает, что она находится в неправильном состоянии, то он выигрывает, а во всех остальных случаях деньги достаются владельцу тотализатора.

Как отмечают ученые, подобная система стремится к честному распределению вероятностей проигрыша и выигрыша, так как и казино, и игроку невыгодно пытаться обмануть партнера, который может в любое время проверить результаты игры.

Ученые разработали квантовое казино

Компания Intel объявила о начале квантовых исследований позже других ИT-гигантов, в 2020 году. Она выделила на разработки $50 млн и договорилась о совместных исследованиях с нидерландским научным центром QuTech. Полноценные квантовые компьютеры появятся через десять лет, Intel надеется догнать конкурентов и создать полную систему первой, заявил директор этого направления в Intel Джим Кларк в интервью журналу РБК.

— Вы запустили исследовательскую программу по разработке квантового компьютера с лабораторией QuTech совсем недавно, в 2020 году. Вели ли вы собственные разработки до этого?

— До 2020 года у Intel не было такой программы, но мы постоянно отслеживали исследования на эту тему. Каждые несколько лет мы задавались вопросом, пора ли начинать программу разработки квантового компьютера, и долгое время было очевидно, что до появления квантовых компьютеров еще очень далеко. В 2020-м мы поняли, что это станет возможным примерно через 15 лет, но мы можем сократить этот срок до десяти. Сейчас у нас есть совместная программа с QuTech в Нидерландах и внутренняя программа в Орегоне.

— Другие компании начали разработки раньше. Почему именно в 2020-м вы решили, что пора инвестировать? Раньше вы не верили в эти технологии?

Рейтинг онлайн казино на русском языке:
  • Казино РОКС
    Казино РОКС

    Лучшее казино по отдаче денег и бонусам!

  • Казино ФРЭШ
    Казино ФРЭШ

    Огромные бонусы и быстрый вывод выигрышей!

  • Казино СОЛ
    Казино СОЛ

    Бонус за регистрацию 30 000 руб, за каждое пополнение до 100 000!

  • Казино Пинап
    Казино Пинап

    Приятный интерфейс и мгновенные выплаты на карту!

— Дело не в том, что мы не верили. Вопрос был в том, сможем ли мы привнести что-то новое в эту область. В 2020-м было уже много исследовательских групп, которые смогли сделать системы с несколькими кубитами. И мы подумали: что нужно, чтобы масштабировать их до множества кубитов, которых будет достаточно для создания полноценного компьютера? Нужно было решить инженерные задачи, например, какие материалы использовать, как связать кубиты вместе, какая архитектура необходима для поддержки такой большой системы. Мы поняли, что у нас в компании уже есть наработки, которые мы можем применить к квантовым компьютерам.

— Ваша конечная цель — создать квантовый компьютер?

— Цель нашей программы — создать полную систему, от кубитов до архитектуры и приложений. Сейчас, наверное, слишком рано думать о концентрации всех частей системы внутри компании, так что в ближайшие несколько лет мы продолжим работать с Нидерландами. Но долгосрочная цель — создать полноценный квантовый компьютер внутри Intel.

— Уже понятно, когда это может произойти?

— Отличный вопрос, его все задают — как внутри Intel, так и за ее пределами. Давайте я очерчу временные рамки. В ближайшие пару лет появятся небольшие системы, которые достигнут квантового превосходства. Их будут использовать для доказательства небольших физических задач и для разработки архитектуры алгоритмов. Еще через несколько лет, я думаю, появится система с 1 тыс. кубитов. С ней можно будет решать, наверное, более сложные задачи — моделирование материалов или химическое моделирование. Через десять лет будет 1 млн кубитов, это позволит корректировать ошибки. Такие системы можно будет использовать для больших вычислений: криптографии, масштабного химического моделирования, сложных математических задач и так далее.

— Стремитесь ли вы стать первой компанией, которая создаст полноценный квантовый компьютер?

— Конечно, мы хотим первыми представить полную систему. Сейчас у разных компаний от 10 до 50 кубитов. Intel в октябре объявила о создании 17-кубитного процессора, в тот момент, по-моему, это был самый крупный чип, о котором объявляли. С тех пор были заявления о создании чипов бóльших размеров. Intel объявит о создании более крупного чипа через несколько месяцев.

— IBM недавно объявила о создании 50-кубитного компьютера. Что вы об этом думаете?

— Intel отстает от этого рубежа всего на несколько месяцев.

— Есть ли различия между разработками Intel и конкурентов?

— Intel изучает два типа кубитов. Первый — сверхпроводящие кубиты, это делают и наши конкуренты. Здесь мы умеем «упаковывать» кубиты в большие процессоры. Также мы изучаем другую технологию — спиновые кубиты. Они очень похожи на обычные транзисторы. На серверных процессорах Intel — миллиарды транзисторов. И есть надежда, что мы сможем модифицировать эти транзисторы, чтобы они работали как кубиты, и в конце концов эта технология поможет нам создать масштабный квантовый компьютер. Вторая технология на данном этапе для Intel уникальна.

— А чем на практике отличаются спиновые кубиты от сверхпроводящих?

— На сегодняшний день первые отстают как технология: сейчас ученые создают компьютеры с 10–50 сверхпроводящими кубитами, а со спиновыми — пока всего два-три кубита. Но спиновые кубиты гораздо меньше, чем сверхпроводящие. Поэтому их с большей вероятностью можно будет масштабировать.

«Это повлияет на всех»

— Как можно будет коммерциализировать квантовый компьютер?

— Конечно, есть потребители, которые будут покупать квантовые компьютеры, — например, университеты или государство. Но есть и другая модель, когда люди или компании будут покупать доступ к ним на определенное время. Например, квантовый компьютер может быть в облаке. Intel, возможно, будет предоставлять такие услуги.

— Занимаетесь ли вы софтом для квантовых компьютеров?

— У нас есть несколько инженеров, которые занимаются алгоритмами — софтом, если хотите. Пока они ограничены тем, что все еще нет «железа» для масштабных задач. В будущем мы будем делать квантовые процессоры, которые будут работать на квантовой архитектуре Intel.

Даже если бы сейчас у нас был процессор с 1 млн кубитов, все равно нет системы, на которой его можно было бы запустить. Кубиты очень хрупкие, и при работе с ними нужно соблюдать очень специфические требования. Почти все квантовые технологии требуют очень низких температур. Мы работаем буквально при долях градуса от абсолютного нуля. Такие системы доступны, хотя они недешевые, — это называется рефрижератор растворения. Они нужны для охлаждения приблизительно до 10 мК [милликельвинов] — очень холодно, примерно в 250 раз холоднее, чем в космосе.

— Как вы относитесь к «гонке гигантов» в этой области? Кажется, что все разработки крупных компаний, которые занимаются квантовыми компьютерами, в принципе похожи. Есть ли смысл в этой гонке?

— Сейчас мы находимся на стадии 10–50 кубитов, а нам нужен 1 млн, так что мы только начинаем эту гонку. И то, каким образом мы от 50 доберемся до 1 млн, неочевидно. То, в чем разные компании могут отличиться, — это способ масштабирования. Мы, например, используем для этого нашу экспертизу в упаковке, архитектуре и исследования вторичных технологий, таких как спиновые кубиты.

— Какие технологии нужны будут вам и другим компаниям после создания квантового компьютера?

— По-моему, большой объем госфинансирования в этой сфере идет в криптографию. Но это очень сложная задача даже для квантового компьютера. Первыми сферами применения квантового компьютера будут химия, изучение материалов, разработка лекарств.

— Как появление квантового компьютера может повлиять на нашу жизнь?

— Когда в середине 1970-х появились первые суперкомпьютеры, никто не мог подумать, что спустя 40 лет мы будем носить более мощные компьютеры в карманах. Поэтому сложно предсказать, что будет через 40 лет. Вы упомянули химию — я бы сказал, что химия может изменить жизнь на планете. Представьте, что мы можем создать новое лекарство, лечить болезни, улучшить сельское хозяйство или энергетику. Это повлияет на всех, даже если у обычных людей не будет собственных квантовых компьютеров.

Справочная: квантовая криптография на пальцах

История квантовой криптографии началась не с технологий связи, а с попытки решить совершенно другую задачу — создать деньги, которые невозможно подделать.

Стивен Визнер из Колумбийского университета в 1983 году предложилсоздать квантовые банкноты государственного образца, которые нельзя скопировать даже в том случае, если у желающего сделать это есть типографское оборудование и бумага, при помощи которых изготавливался оригинал. Вероятность изготовления точной копии оригинала, защищенного квантовыми технологиями, стремится к нулю.

С чего все началось?

Суть технологии в том, что на каждой банкноте есть ловушки с фотонами, каждый из которых поляризован определенным образом по двум разным базисам. Один базис предусматривал “крестообразную” поляризацию: то есть фотон мог быть поляризован под углом 0 или 90 градусов от некоей вертикали, а второй — диагональную, то есть с углами 45 и 135 градусов.

Чтобы скопировать банкноту, фальшивомонетчик должен измерить поляризации фотонов, но он не знает, в каком базисе поляризован каждый из них (эту информацию, как и параметры поляризации, Центробанк держит в секрете, и только он знает, какие поляризации соответствуют номеру банкноты). Преступник может выбирать базисы случайным образом, и тогда у него есть некоторые шансы на успех, правда, очень небольшие. Но они становятся ничтожными, если создать фотонные ловушки. То есть — увеличить число фотонов на каждой банкноте (вероятность угадать снижается как обратная степенная функция от числа фотонов). Если каждый денежный знак снабдить десятком ловушек, вероятность успешной подделки падает почти до нуля.

Это была отличная идея, но, к сожалению, технически нереализуемая: удобные и доступные для массового использования ловушки для фотонов, пригодные для размещения на деньгах, не созданы до сих пор.

Что такое квантовая связь и когда появилась рабочая система?

Визнер также предположил, что аналогичный механизм можно использовать для создания каналов конфиденциальной связи. Уже через год после выхода его статьи ученые Жиль Брассар и Чарльз Беннет разработали первый протокол для квантовой связи, который они назвали по первым буквам своих фамилий и году создания технологии — BB84. Именно этот протокол широко применяется в современных квантовых сетях связи.

Беннет и Брассар предложили кодировать данные в квантовых состояниях одиночных фотонов, например, в их поляризации. Как и в случае с другими квантовыми объектами, сам факт измерения обязательно влияет на состояние объекта, следовательно, если кто-то третий попытается “подслушать” передачу фотонов — то есть измерить состояния фотонов, которыми мы обмениваемся, мы обязательно это заметим, потому что изменятся состояния фотонов. Поэтому в теории незаметно подключиться к каналу квантовой передачи данных невозможно в принципе — не позволяют фундаментальные законы квантовой механики (на практике и у этой технологии есть некоторые уязвимости, но об этом ниже).

Протокол BB84 работает следующим образом. Один из собеседников (традиционно его называют Алисой) посылает другому (Бобу) фотоны, поляризованные в одном из двух, неортогональных друг другу, базисах: прямоугольном или диагональном. Боб получает их и измеряет поляризацию, выбирая базисы для измерения случайным образом, и записывает результаты измерений и базисы. Затем он и Алиса обмениваются информацией об использованных базисах (но не о результатах измерения) по открытому каналу, и данные, полученные при несовпавших базисах, сбрасываются. Остаются только значения, измеренные в совпадающих базисах (в технологии квантового распределения ключей это называется “просеиванием ключа”).

Возможный “шпион”, который подслушивает передачу данных по этой линии связи (его обычно называют Ева) может перехватить одиночный фотон, измерить его поляризацию и попытаться переслать копию фотона Бобу.

Но, в соответствии с теоремой о невозможности клонирования произвольного квантового состояния, это приведет к росту числа ошибок в распределяемом квантовом ключе. В результате и Алиса, и Боб поймут, что их канал прослушивает посторонний. Для определения уровня ошибок в ключе после процедуры квантового распределения Алиса и Боб по открытому каналу сравнивают небольшую часть ключа. Считается, что если уровень ошибок в ключе менее 11 процентов, то можно гарантировать безопасность линии связи.

Первый эксперимент по передаче информации по квантовому каналу Беннет и Брассар провели в конце октября 1989 года. Им не везло — их идею не восприняли всерьез, поэтому ученые решили создать прототип экспериментальной установки самостоятельно и на свои собственные деньги. Реализовать установку помогали друзья. Первая установка для абсолютно защищенной квантовой связи передавала данные на дистанцию 32,5 сантиметра. Брассар вспоминает, что их система обеспечивала защиту данных только от человека, который оказался бы абсолютно глухим: блок питания очень сильно шумел, причем шум был разным в зависимости от того, какую поляризацию фотонов установка обеспечивала в данный момент.

Несмотря на все недостатки, установка была рабочей. Собственно, с этого момента и началась история квантовых коммуникаций и квантовых сетей, которые сегодня растягиваются на тысячи километров и выходят в космос.

Зачем все это нужно?

Без шифрования сегодня практически никто не передает данных. Самые популярные методы шифрования, которые используются сейчас, основаны на одном допущении: задача дешифровки сообщений столь сложна, что вычислительных мощностей злоумышленника не хватит, чтобы ее решить. Иначе говоря, стоимость (и в деньгах и во времени) дешифровки окажется несоизмеримо более высокой, чем ценность полученной таким образом информации. Это касается как симметричного шифрования (AES, DES, российского ГОСТ 28147-89), так и асимметричного (например RSA).

Таки ли безопасна квантовая связь?

В настоящий момент она полностью безопасна, но ситуация вскоре может измениться из-за появления квантового компьютера.

Дело в том, что в системах шифрования с открытым ключом используются так называемые односторонние функции, в которых по известному аргументу найти значение функции достаточно просто, а вот обратная операция крайне сложна. Например, умножение даже очень больших чисел — простая задача для компьютера, а вот обратная — разложение на множители (факторизация) — требует многократно больше вычислительного времени, чем для решения исходной задачи, причем сложность этой задачи быстро растет по мере увеличения числа.

На использовании асимметрии умножения и факторизации основан, например, широко распространенный алгоритм шифрования RSA, и многие другие системы шифрования, которые называются “асимметричными”. Их главное преимущество состоит в том, что для их использования не нужно передавать ключи шифрования по специальному защищенному каналу (например, флешкой с доверенным курьером), как в случае с симметричными алгоритмами, где один и тот же секретный ключ используется и для шифрования и дешифровки.

В асимметричных технологиях используется два ключа — открытый и закрытый, первый можно передавать по сетям, и его можно использовать только для того, чтобы зашифровать сообщение, а для расшифровки нужен закрытый ключ, который хранится у пользователя. Закрытый и открытый ключ связаны между собой асимметричной функцией, и как считается, восстановить из открытого ключа закрытый при помощи современных технологий практически невозможно (на это могут потребоваться миллиарды лет).

Но это сейчас, в будущем ситуация может измениться, если появятся квантовые компьютеры. Еще в середине 1990-х годов математик Питер Шор разработал квантовый алгоритм, получивший его имя. Алгоритм позволяет осуществлять факторизацию почти так же быстро, как умножение. Квантовые устройства, на которых можно запустить алгоритм Шора, уже существуют, но пока они успешно факторизовали лишь числа 15 и 21. С появлением более продвинутых квантовых машин все криптосистемы, основанные на этой асимметрии, станут бесполезными.

Некоторые ученые называют квантовый компьютер “информационной атомной бомбой”, из-за которой придется убрать большую часть привычных нам сегодня информационных и банковских сервисов: около 50% интернет-трафика этих сервисов закодирована алгоритмами с открытым ключом. Причем тот факт, что квантовый компьютер не создан сейчас, не означает, что данные, которыми вы обмениваетесь сейчас, в безопасности — возможно, они будут расшифрованы в будущем. Например, американское разведывательное агентство NSA в своем дата-центре в Юте хранит как минимум несколько эксабайт нерасшифрованных данных. Как только появятся новые методы дешифровки, они могут быть расшифрованы.

Но квантовая же физика дает нам и защиту от вычислительных возможностей и квантового и будущих классических компьютеров и вычислительных алгоритмов — квантовое распределение ключей.

Это только теория или есть реальные кейсы?

Если коротко, то уже давно не только теория. Рынок квантовых технологий пока невелик, первая компания, которая поставила себе цель зарабатывать на квантовой криптографии — ID Quantique, — появилась десять лет спустя первых экспериментов группы Беннета, в 2001 году. Ее основали выходцы из Женевского университета, в числе которых был выдающийся физик Николя Жизан (Nicolas Gisin). Но первой поставила технологию на коммерческие рельсы американская Magiq Technologies Inc. В ноябре 2003 года она объявила, что готова предложить своим потенциальным клиентам систему квантового распределения ключа, которая может работать на расстоянии в 120 километров.

Через несколько месяцев после этого свою систему на рынок вывела ID Quantique, очень скоро она стала одним из лидеров рынка. Используя квантовые технологии, она организовала защиту данных во время региональных выборов в Женеве в 2007 году, а в феврале 2020 года поставила рекорд по дальности передачи квантовых данных по оптоволоконному кабелю – 421 километров.

Дальность действия и скорость передачи данных до сих пор остаются главной проблемой квантовой связи. Дело в том, что передаваемые данные кодируются в состояниях одиночных фотонов, на этом этапе линии квантовой связи очень уязвимы для помех и шумов, поэтому на практике в магистральных сетях передачу квантового ключа ведут на расстояния до 100 км. На бо́льших расстояниях скорость генерации ключей становится слишком низкой.

В большинстве случаев квантовая связь используется в пределах одного населенного пункта. Для больши́х дистанций квантовые сети строятся из множества отдельных фрагментов, связанных особо защищенными узлами.

Сегодня на мировом рынке коммерческих систем квантовой коммуникации доминируют три компании: китайские Qasky и QuantumCTek, а также швейцарская ID Quantique. Они поставляют практически весь спектр решений и компонентов: начиная с источников и детекторов одиночных фотонов, квантовых генераторов случайных чисел до интегрированных устройств:

ID Quantique предлагает два типа систем: на основе двунаправленной схемы (Plug and Play) и когерентной однопроходной (сoherent one way — COW). Эти устройства рассчитаны на работу в городских волоконно-оптических сетях и позволяют передавать квантовые ключи на расстояниях до 70 километров.Qasky производит системы для госструктур, на рынке ее продукции нет.QuantumCTek в 2020 году показала устройства для городских сетей: системы генерации ключей, совместимые коммутаторы, устройства для защищенной телефонии.

Технологии квантовой защиты связи активно используют крупные банки и финансовые организации, госструктуры, а также Центры обработки данных. Мировой рынок квантовой криптографии в 2020 году оценивался в 343 миллиона долларов, а в 2021 году он, как ожидается, вырастет вдвое — до 506 миллионов долларов. В России первые попытки передачи квантовых ключей в лаборатории состоялись в начале 2000-х в Институте Физики Полупроводников СО РАН. В 2020 году в петербургском университете ИТМО был представлен прототип работающей системы квантовой связи — тогда речь шла о передаче данных между двумя корпусами вуза на дистанции в 1 километр, то есть фактически о лабораторном эксперименте.

В 2020 году Российский Квантовый Центр запустил первую городскую линию квантовой связи, основанную на использовании “обычного” оптоволокна. Она связала два офиса “Газпромбанка”, находившихся друг от друга на расстоянии около 30 километров.

В настоящее время опытно-экспериментальные и коммерческие квантовые сети созданы и создаются в Москве, Казани и Санкт-Петербурге. Проекты, в основном, поддерживают крупные российские банки и Ростелеком.

Есть ли проекты масштабнее?

В мире строятся несколько крупных квантовых сетей. В США (Quantum Key Distribution, Quantum Xchange), в Европе (SECOQC и Swiss Quantum), в Японии этим проектом занимается компания Toshiba, но наиболее масштабный проект развивает Китай.

Китайская квантовая сеть сегодня составляет около 2 тысяч километров в длину и соединяет столицу и несколько крупнейших финансово-промышленных центров.

Кроме того, Китай — один из пионеров в области космической квантовой связи. Спутниковые каналы — один из способов решения проблемы распределения квантового ключа на дальние и межконтинентальные дистанции.

В 2020 году Китай запустил небольшой спутник «Мо-Цзы» (он же QUESS — Quantum Experiments at Space Scale, «Квантовые эксперименты космических масштабов»), разработанный группой Цзяньвэя Паня(Jian-Wei Pan) из Научно-технического университета в Шанхае. В 2020 году появились данные об итогах эксперимента со спутником: аппарат обеспечил распределение квантовых ключей на дистанции свыше 7600 километров — между обсерваториями в Пекине и в Вене. Китайские ученые планируют развивать глобальные квантовые линии связи, где спутник будет выступать в роли доверенного узла.

Что с квантовыми технологиями в России?

Помимо Российского Квантового Центра (РКЦ) и его дочерней компании QRate, в РФ над реализацией проекта квантовой связи работают группы сотрудников МГУ совместно с ОАО «ИнфоТеКС», и петербургского ИТМО (компания “Кванттелеком”).

МГУ и “Инфотекс” представили предсерийный образец квантового телефона — систему голосовой связи, где шифрование голосовых данных обеспечивается за счет квантового распределения ключей. По словам разработчиков, общий объем инвестиций в проект составит порядка 700 миллионов рублей, а стоимость базового набора аппаратуры — сервер и два телефона — составит около 30 миллионов рублей.

В РКЦ был впервые в мире разработан квантово защищенный блокчейн — инструмент для создания распределенной базы данных, в которой практически невозможно подделать записи. Методы квантовой криптографии позволили защитить блокчейн от угроз, связанных появлением квантового компьютера. Схема протестировали на городских оптоволоконных сетях.

Кроме того, РКЦ и QRate построили квантовую сеть и продемонстрировали многоузловой сеанс квантово-защищенной видеоконференцсвязи на Петербургском международном экономическом форуме. В сеансе квантовой связи приняли участие руководители Сбербанка, Газпромбанка и аудиторской компании PwC Russia.

QRate разработала и серийную установку для квантовой криптографии, которую можно интегрировать в существующую стандартную телекоммуникационную инфраструктуру и адаптировать для работы с криптографическими протоколами. В устройствах используют детекторы и источники одиночных фотонов, созданные в РКЦ.

На стадии проектирования и создания — квантовая сеть в Сколково, идут переговоры о развитии уже существующей квантовой сети со Сбербанком и Газпромбанком.

QRate в перспективе планирует и собственный космический проект: установить передатчик квантового сигнала на малом спутнике стандарта “кубсат”, и распределить квантовые ключи между двумя наземными станциями.

Рейтинг казино по размерам бонусов:
  • Казино РОКС
    Казино РОКС

    Лучшее казино по отдаче денег и бонусам!

  • Казино ФРЭШ
    Казино ФРЭШ

    Огромные бонусы и быстрый вывод выигрышей!

  • Казино СОЛ
    Казино СОЛ

    Бонус за регистрацию 30 000 руб, за каждое пополнение до 100 000!

  • Казино Пинап
    Казино Пинап

    Приятный интерфейс и мгновенные выплаты на карту!

Добавить комментарий