Wyścig o kwantowy internet trwa
Niemiecki eksperyment wpisuje się w globalną rywalizację o stworzenie kwantowego internetu – technologii, którą eksperci nazywają kolejną rewolucją cyfrową. W 2025 roku ONZ ogłosiło Międzynarodowym Rokiem Nauki i Technologii Kwantowej, co podkreśla wagę tej dziedziny dla przyszłości ludzkości.
Chiny prowadzą w globalnych inwestycjach publicznych, przeznaczając oficjalnie 15,3 miliarda dolarów na technologie kwantowe, podczas gdy Unia Europejska zainwestowała 7,2 miliarda dolarów, a Stany Zjednoczone 1,9 miliarda dolarów. Chiny posiadają już największą na świecie sieć komunikacji kwantowej o długości 12 000 kilometrów, łączącą Pekin z Szanghajem.
Jednak model amerykański opiera się głównie na dynamice sektora prywatnego – giganci technologiczni, tacy jak Google, IBM i Microsoft, prowadzą badania, wspierani przez kapitał wysokiego ryzyka. Podczas gdy w Chinach dominuje model sterowany przez państwo, w USA prywatne inwestycje w startupy kwantowe wyniosły 3,3 miliarda dolarów wobec zaledwie 482 milionów dolarów w Chinach.
Przełom w praktycznych zastosowaniach
Dotychczas sieci kwantowe mogły być realizowane jedynie na znacznie mniejszą skalę – około połowy tego, co udało się osiągnąć teraz – lub w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych z drogim sprzętem chłodzącym. To, co czyni ten eksperyment wyjątkowym, to wykorzystanie standardowej infrastruktury światłowodowej już używanej w dzisiejszym internecie.
Eksperyment został przeprowadzony w Niemczech z wykorzystaniem infrastruktury sieci GÉANT, łącząc Frankfurt i Kehl na dystansie 253,9 km z przekaźnikiem w Kirchfeld. System wykorzystał protokół Twin Field Quantum Key Distribution, osiągając szybkość dystrybucji kluczy 110 bit/s na odległości 254 km.
“Wszystkie wcześniejsze wdrożenia komunikacji kwantowej przez światłowody były ograniczone do znacznie krótszych dystansów, około połowy tego, co osiągnęliśmy. Wynika to z fundamentalnych ograniczeń poprzedniej technologii” – wyjaśnia Mirko Pittaluga, były starszy naukowiec w Toshiba Europe.
Eksperyment ten był pierwszą rzeczywistą implementacją konkretnej, potężnej klasy protokołów komunikacji kwantowej, zwanej spójną komunikacją kwantową. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature 23 kwietnia 2025 roku.
Dlaczego komunikacja kwantowa jest tak ważna?
Historia kwantowego internetu sięga lat 80. XX wieku, kiedy Richard Feynman po raz pierwszy zaproponował wykorzystanie kwantowych systemów do obliczeń. W 1994 roku Peter Shor opracował słynny algorytm, który pokazał, że komputery kwantowe mogą łamać współczesne szyfrowanie.
Obecne metody zabezpieczania komunikacji internetowej opierają się na problemach matematycznych, które są trudne do rozwiązania dla komputerów klasycznych. Jednak w erze kwantowej to założenie przestaje obowiązywać, a komputery kwantowe będą w stanie łamać szyfrowanie używane dzisiaj – tłumaczy Robert Woodward z Toshiba Europe.
Eksperci ostrzegają przed nadchodzącym “Q-Day” – dniem, w którym komputery kwantowe uczynią obecne metody szyfrowania bezużytecznymi. Kanadyjska firma cyberbezpieczeństwa QD5 przewiduje, że może to nastąpić już w 2025 roku. W międzyczasie trwa globalna akcja “zbieraj teraz, deszyfruj później”, w której państwa gromadzą zaszyfrowane dane w nadziei na ich przyszłe złamanie.
Dlatego właśnie potrzebujemy nowego systemu sieciowego, który zapewni bezpieczeństwo i ochronę potrzebne w post-kwantowym świecie. Bezpieczeństwo i prywatność to naprawdę kręgosłup naszej cyfrowej gospodarki i są niezbędne w dzisiejszym społeczeństwie.
Droga do kwantowego internetu
Choć kwantowy internet był szeroko reklamowany jako kolejna rewolucja w środowisku naukowym, ten przełom w praktycznych i wielkoskalowych sieciach kwantowych jest bardziej jak klocki budowlane w kierunku kwantowego internetu. “Nie jesteśmy jeszcze w momencie wdrożenia podobnego do obecnego internetu” – zaznacza Pittaluga.
Pierwsze sieci kwantowe powstały już na początku XXI wieku – w 2003 roku DARPA uruchomiła pierwszą sieć kwantową w laboratoriach BBN Technologies, a następnie rozszerzyła ją o węzły na uniwersytetach Harvard i Boston. W Europie projekt SECOQC (2003-2008) łączył europejskie instytucje, tworząc fundamenty dla dzisiejszej współpracy.
Obecnie zespoły badawcze z Chin, USA i Holandii osiągnęły niemal jednocześnie przełomy w technologii kwantowego internetu, co pokazuje skalę globalnego wyścigu technologicznego.
“Zaimplementowaliśmy sieć kwantową – sieć, która ma zdolność dystrybucji informacji kwantowej. I kiedy myślę o tym, czy będziemy kontynuować rozwój tej zdolności implementowania sieci kwantowych, w końcu zbudujemy bardzo duży kwantowy internet” – dodaje.
Toshiba szacuje, że rynek dystrybucji kluczy kwantowych osiągnie około 20 miliardów dolarów na całym świecie do 2035 roku, a Boston Consulting Group przewiduje, że do 2035 roku kwantowe przetwarzanie danych może generować dochód do 850 miliardów dolarów.
Międzynarodowa rywalizacja
Wiele krajów ściga się w budowaniu sieci kwantowej i intensywnie inwestuje, przy czym Chiny są jednym z liderów – informują eksperci. Niemcy swoim najnowszym osiągnięciem pokazują, że Europa również może być poważnym graczem w tej technologicznej rywalizacji.
Europa realizuje ambitny projekt Quantum Internet Alliance (QIA), który ma na celu zbudowanie prototypu kwantowego internetu. Niemcy przeznaczają 3 miliardy euro do 2026 roku na stworzenie konkurencyjnego komputera kwantowego, a niemieckie firmy, takie jak TOPTICA Photonics, dostarczają kluczowe komponenty technologiczne nawet dla amerykańskiego przemysłu kwantowego.
Badacze szacują, że międzystanowe sieci kwantowe będą ustanowione w Stanach Zjednoczonych w ciągu najbliższych 10-15 lat. Kwantowy internet nie zastąpi obecnego internetu, ale będzie działał równolegle, oferując nowe funkcjonalności w zakresie kryptografii kwantowej i obliczeń w chmurze kwantowej.
Czytaj też: Materiał kwantowy + pole magnetyczne = prawdziwa magia. Naukowcy wreszcie ją rozpracowali
Eksperyment przeprowadzony przez zespół Toshiba Europe to ważny krok w kierunku praktycznego i wielkoskalowego kwantowego internetu, który może zrewolucjonizować sposób, w jaki zabezpieczamy nasze dane w cyfrowym świecie przyszłości.