ԱՄՆ-ի Պաշտպանության Առաջադեմ Հետազոտական Նախագծերի Գործակալությունը (DARPA) սկսել է երկարաժամկետ նախաձեռնություն՝ ժամանակակից ինտերնետի անվտանգությունը հիմնովին վերափոխելու համար: Գոյություն ունեցող թվային ենթակառուցվածքը ամբողջությամբ փոխարինելու փոխարեն՝ այս ռազմավարությունը ներառում է նորարարական մոտեցում՝ հիբրիդային ցանցերի կառուցում, որոնք միավորում են դասական և քվանտային հաղորդակցության տեխնոլոգիաները:
QuANET՝ երկու տեխնոլոգիական աշխարհների միացում
Quantum-Augmented Network (QuANET) ծրագիրը նպատակ ունի պատասխանել ժամանակակից ցիբերանվտանգության հիմնական հարցերից մեկին՝ կարո՞ղ է արդյոք դասական և քվանտային հաղորդակցությունների լավագույն հատկությունների համադրումը ստեղծել մասշտաբային և զգալիորեն ավելի ապահով ցանցային ենթակառուցվածք: 2024թ. մարտին սկսված այս նախաձեռնությունը կենտրոնացված է քվանտային սկզբունքների գործնական կիրառման վրա՝ գոլորշի կարևորություն ունեցող տվյալները պաշտպանելու համար:
Ծրագրի ղեկավար Էլիսոն Օ՚Բրայենը ընդգծում է այս մոտեցման գործնական ուղղվածությունը: Նպատակը ամեն ինչ քվանտային դարձնելը միանգամից չէ, այլ նոր հնարավորությունները մտածված կերպով ներառելը ներկայիս միջավայրում: Այս ռազմավարությունը սկզբունքորեն տարբերվում է իսկզբից ամբողջովին նոր, ինքնուրույն քվանտային ցանցեր կառուցելու փորձերից:
Քվանտային ֆիզիկան՝ որպես անվտանգության հիմք
Քվանտային հաղորդակցության հիմնական առավելությունը դրա բնածին ապահովությունն է: Հետազոտողները օգտագործում են լազերային «ծիմակներ»՝ ատոմները քվանտային «հիպերկապակցման» վիճակի հասցնելու համար՝ ստեղծելով տվյալների փոխանցման յատուկ հնարավորություններ: Մասնիկների, օրինակ՝ լույսի ֆոտոնների քվանտային վիճակները հնարավոր չէ գաղտնի պատճենել կամ չափել՝ առանց դրանք խանգարելու և ոչնչացնելու:
Ներխուժման ցանկացած փորձ օրինականի մասնակիցների կողմից անմիջապես հայտնաբերվում է: Այս մեխանիզմը հիմնված է ֆիզիկայի անխախտ օրենքների վրա, և ոչ թե մաթեմատիկական ալգորիթմների բարդության վրա, ինչը դա տեսականորեն դարձնում է անխախտելի:
Հայեցակարգից դեպի իրականություն՝ առաջին ցուցադրությունները
DARPA-ն հաջողությամբ ցուցադրել է առաջին գործող քվանտային-ընդարձակված ցանցը: 2025թ. օգոստոսին QuANET թիմը իրականացրել է կարևոր փորձ՝ պատկերներ փոխանցելով՝ օգտագործելով հատուկ ճարտարագիտական քվանտային վիճակում գտնվող լույս: DARPA-ի լոգոն և կատվի պատկերը փոխանցվել են ստանդարտ օպտիկամանրաթելային գծերով:
Արդյունքները գերազանցել են սպասումները՝ տվյալների փոխանցման առավելագույն արագությունը հասել է բարձր որակի վիդեոնյութերի հոսքային փոխանցման համար բավարար մակարդակի: Սա ապացուցում է տեխնոլոգիայի գործնական կիրառելիությունը նույնիսկ զարգացման այս վաղ փուլերում:
Հիպերկապակցումը՝ որպես խթանիչ տեխնոլոգիա
Գիտնականները մշակում են նոր մեթոդներ՝ ատոմային հիպերկապակցված գրաֆիկական վիճակներ ստեղծելու համար ապահով քվանտային կապակցման նպատակով: Հիպերկապակցման վիճակում լույսի բազմաթիվ հատկություններ (էներգիան, սպինը և այլ բնութագրեր) դառնում են քվանտային կապակցությամբ անքակտելիորեն կապված:
Մաթեմատիկական մոդելները ցույց են տալիս, որ հիպերկապակցումը թույլ է տալիս ավելի մեծ ծավալի ապահով տեղեկություններ կոդավորել ավելի քիչ թվով լուսային ազդանշանների միջոցով: Սա կարող է զգալիորեն նվազեցնել ապագա հիբրիդային ցանցերի գործարկման համար անհրաժեշտ ռեսուրսները:
Գործնական լուծումներ արագ տեղակայման համար
Բացի լայնածավալ քվանտային տեխնոլոգիաների զարգացումից, թիմը ուսումնասիրում է նաև «քվանտանման» լույսի ստեղծումը: Այս լույսը ամբողջովին չի հետևում քվանտային աշխարհի կանոններին, բայց պահպանում է անվտանգության հիմնական հատկությունները: Այս մոտեցումը պարզեցնում է ինտեգրումը դասական սարքավորումների հետ և կարող է ծառայել որպես ավելի արագ տեղակայման միջանկյալ լուծում:
Սարքավորումներ զանգվածային կիրառման համար
DARPA-ն կենտրոնացել է քվանտային ալիքները դասական հաղորդակցության ենթակառուցվածքում ներառելու վրա: Ինժեներները նախագծում են մասնագիտացված քվանտային ցանցային ինտերֆեյսներ՝ սարքավորման մոդուլներ, որոնք կարող են հեշտությամբ տեղակայվել ստանդարտ ցանցային սարքավորումներում՝ դրանց տալով քվանտային ազդանշաններ ուղարկելու և ստանալու կարողություն:
Այս մոտեցումը նման է համակարգչում նոր վիդեոքարտ տեղադրելուն՝ դրա արտադրողականությունը բարձրացնելու համար: Վերջնական օգտագործողը կարող է պարզապես սեղմել կոճակ՝ զգայուն տեղեկություններ փոխանցելու համար գերապահովված «քվանտային ռեժիմ» անցնելու համար:
Միջգիտակարգային մոտեցում
DARPA-ն ձգտում է հարմարեցնել դասական և քվանտային համակարգերը՝ որպես իր ապահով հաղորդակցության ծրագրի հիմնաքար: Այս բարդ խնդիրը լուծելու համար գործակալությունը հավաքել է միջգիտակարգային թիմ, որը ներառում է քվանտային ֆիզիկոսներ, օպտիկական ինժեներներ և դասական ցանցերի ճարտարապետներ: Նրանց համագործակցությունը ապահովում է տեխնոլոգիայի ապագա հեռանկարների իրատեսական գնահատում:
Իրատեսական սպասումներ և երկարաժամկետ նպատակներ
Փորձագետները, այդ թվում Պուրդյու համալսարանի Ջոզեֆ Լյուկինսը, նախաձեռնությունը դիտում են զգուշավոր լավատեսությամբ: Քվանտային ցանցերը բոլոր ցիբեր սպառնալիքներից պաշտպանվելու համարդրական լուծում չեն լինի. դրանք իդեալական կերպով լուծում են միայն խնդիրների որոշակի շրջանակ, հիմնականում անվտանգության խնդիրները: Նույնիսկ հեռավոր ապագայում ամենաարդյունավետ ցանցային ճարտարապետությունը, հավանաբար, կլինի հիբրիդային՝ համադրելով ե՛վ քվանտային, ե՛վ դասական բաղադրիչները: QuANET-ի նման ծրագրերը կարևոր են, քանի որ դրանք ակտիվորեն փնտրում են ուղիներ՝ ինտեգրելու այս երկու տեխնոլոգիական աշխարհները՝ առանց տեսական առաջընթացի սպասելու:
Քվանտային մրցակցությունը համաշխարհային մակարդակով
Այլ երկրներ, ներառյալ Ռուսաստանը, նույնպես զարգացնում են իրենց քվանտային կարողությունները՝ մշակելով մագիստրալային ցանցեր՝ կրիպտոգրաֆիական բանալիներ ստեղծելու և բաշխելու համար՝ օգտագործելով քվանտային հաղորդակցության սկզբունքները: Քվանտային տեխնոլոգիաների միջազգային մրցակցությունը արագանում է, ինչը ընդգծում է դրանց ռազմավարական կարևորությունը:
Դեպի գործնական կիրառում
Ծրագրի վերջնական հաջողությունը կլինի այն պահը, երբ սովորական օգտագործողը կարող է ակտիվացնել գերապահովված ռեժիմը պարզ սեղմումով՝ իր գաղտնի տվյալները պաշտպանելու համար: Սա կթույլատրի յուրաքանչյուրին օգտվել քվանտային ֆիզիկայի առավելություններից՝ առանց դրա բարդ օրենքները հասկանալու պահանջի:
DARPA-ն ակտիվորեն գործում է այս սցենարը գիտական ֆանտաստիկայից վերածելու հաղորդակցության ստանդարտ հնարավորության: QuANET ծրագրի հաջողությունը կարող է արմատապես փոխել ցիբերանվտանգության նկատմամբ մոտեցումները և ինտերնետը դարձնել զգալիորեն ավելի ապահով ներկայիս և ապագա սպառնալիքների դեմ:
Քվանտային-ընդարձակված ցանցերի զարգացումը ներկայացնում է ոչ միայն տեխնոլոգիական թռիչք, այլև հիմնարար շրջադարձ այն բանում, թե ինչպես ենք պատկերացնում ապագայի ապահով հաղորդակցության ենթակառուցվածքը: