Файл: Перспективы развития технологий ПК (Мировой рынок развития технологий ПК).pdf

В 2014 году в условиях санкций со стороны западных стран на первый план вышли вопросы разработки и внедрения импортозамещающих технологий. Развитие собственной ИТ- продукции для ОПК, госструктур и стратегически значимых предприятий признано важнейшим направлением работы по обеспечению внутренней безопасности России. Нормативно- правовая база в сфере государственных закупок будет развиваться в сторону обеспечения преференций отечественным разработчикам. Так, в ближайшей перспективе в Государственной думе может быть принят закон по импортозамещению в сфере ИТ, предусматривающий однозначное предпочтение российской ИТ-продукции в государственных закупках. Импортная ИТ-продукция не должна будет допускаться к конкурсу на закупки при наличии двух и более аналогичных российских продуктов. При госзаказе импортного продукта, имеющего единственный отечественный аналог, предложено проводить обязательную публичную процедуру внешнего аудита таких решений с привлечением соответствующих ведомств.

Продукция ИТ будет признана отечественной, если выпущена российским производителем и не содержит больше установленного лимита компонентов, требующих лицензионных отчислений зарубежным правообладателям. Устанавливать лимиты иностранных компонентов и вести реестр отечественных ИТ-продуктов и производителей предполагается поручить профильным ведомствам.

На сегодняшний день Правительством РФ и Министерством связи и массовых коммуникаций разработан перечень мер по импортозамещению в сфере ИТ. Обновленная нормативная база включает в себя поправки в регламент закупок и действия контрактной системы (223-ФЗ и 44- ФЗ), также закрепляется в ряде актов определение российского разработчика и отечественного ИТ-продукта, готовятся подробные «дорожные карты» реализации программы импортозамещения на уровне профильных федеральных органов исполнительной власти. В качестве дополнительных мер по поддержке отечественных производителей обсуждаются учреждение Фонда поддержки российских разработчиков ПО и отмена льготы по НДС на лицензионное ПО.

2.3 Перспективы компьютерных технологий

Исследование Дмитрия Федянина и Марио Аджио посвящено созданию эффективных однофотонных источников с электрической накачкой - устройств, излучающих одиночные фотоны при пропускании электрического тока. Иными словами, они дают возможность сгенерировать одиночный фотон «по требованию», просто приложив напряжение, причем вероятность получить на выходе ноль фотонов исчезающе мала, а генерация одновременно двух и более фотонов невозможна.

Еще недавно наиболее перспективными кандидатами на роль истинно однофотонных источников считались квантовые точки (наноразмерные частицы полупроводников), однако они работают лишь при очень низких температурах, и это один из их главный недостатков — массовое применение плохо сочетается с необходимостью охлаждать устройство жидким азотом или ещё более холодным жидким гелием, или же использовать еще более дорогие и энергоемкие холодильные установки. В тоже время, было известно, что некоторые точечные дефекты в кристаллической решетке алмаза, возникающие при случайном попадании или направленной имплантации в алмаз посторонних атомов (например, кремния или азота), можно заставить эффективно излучать одиночные фотоны при комнатной температуре, однако этого удавалось достичь только при оптическом возбуждении этих дефектов с помощью мощных лазеров. Такой способ идеально подходит для исследований в научных лабораториях, но совершенно неэффективен в практических устройствах. Эксперименты же с электрическим возбуждением давали не самые впечатляющие результаты — по яркости алмазные источники сильно (на несколько порядков) проигрывали квантовым точкам. Поскольку теории, описывающей излучение центров окраски в алмазах при пропускании тока, не было - не представлялось возможным оценить потенциал таких источников одиночных фотонов и понять, смогут ли они стать основой квантовых устройств будущего^[6].

Новая публикация даёт утвердительный ответ: на основе дефектов в структуре алмаза на атомном уровне можно сделать очень эффективные источники одиночных фотонов, причем даже более перспективные, чем аналогичные устройства на основе квантовых точек.

Переход на однофотонные технологии позволит не только более чем в тысячу раз повысить энергоэффективность существующих устройств обработки и передачи информации, но и откроет путь к созданию различных квантовых устройств. Если создание квантовых компьютеров еще остается перспективой будущего, то защищенные линии связи на основеквантовой криптографии начинают применяться уже сегодня. Однако, при этом используются не истинно однофотонные квантовые источники, а так называемые ослабленные лазеры (attenuated lasers). А значит, велика вероятность не только отправить в канал ноль фотонов, что на порядки снижает скорость передачи данных, но и послать одновременно два, три, четыре и более квантов света. Злоумышленник может перехватить эти “добавочные” фотоны, причем ни отправитель, ни получатель не будут об этом знать. Это делает канал связи уязвимым и лишает квантовую криптографию главного преимущества - фундаментальной защищенности перед любыми типами атак.

Для квантовых вычислений, так же критически важно, иметь возможность оперировать отдельными фотонами. В классическом, то есть не квантовом, компьютере единицей информации выступает бит, который привязан к одному из двух состояний какой-либо физической системы; а в квантовом компьютере нужно использовать так называемые кубиты - соответствующие системе, способной находится как бы одновременно в двух разных положениях. Хорошей основой для кубита может быть одиночный фотон с его поляризацией. Реализация квантовых компьютеров на основе фотонов имеет огромное преимущество благодаря тому, что квантовые вычисления легко объединить с квантовой коммуникацией, а это позволит создавать сколь угодно большие и масштабируемые квантовые компьютеры и суперкомпьютеры, что не возможно сделать на основе других физических систем.

Дмитрию Федянину и Марио Аджио впервые удалось установить механизм электролюминесценции центров окраски в алмазе и разработать подход к его количественному описанию. Они выяснили, что не все состояния центров окраски можно возбудить электрически, несмотря на то, что они “доступны” при оптическом возбуждении. Это связано с тем, что при оптической накачке дефекты ведут себя подобно изолированным атомам или молекулам (таким как водород или гелий), практически не взаимодействуя с кристаллом алмаза. Электрическое же возбуждение, наоборот, основывается как раз на обмене электронами между дефектом и кристаллом алмаза, в то время как при оптическом возбуждении, дефекты не расстаются со своими электронами. Это обстоятельство не только вносит ограничения, но и открывает новые возможности. Например, по словам Дмитрия Федянина, некоторые дефекты могут за один акт излучить последовательно два фотона из разных зарядовых состояний, что открывает путь к принципиально новым квантовым устройствам обработки и передачи информации, которые ранее никто просто не рассматривал ввиду невозможности таких процессов при оптической накачке. Но самым важным результатом работы является то, что исследователям удалось выяснить, почему ранее не удавалось наблюдать высокой интенсивности однофотонного излучения. Виной этому технологически сложный процесс легирования алмаза фосфором, который не позволял создать достаточную концентрацию электронов проводимости в кристалле.

Проведенные расчеты показывают, что современные технологии легирования позволяю достичь интенсивности однофтонного излучения более 100 тысяч фотонов в секунду, и характеристики только улучшаются при нагреве устройства: более 100 миллионов фотонов секунду при 200 градусах Цельсия. «Наш однофотонный источник - одно из немногих, если не единственное оптоэлектронное устройство, которое нужно нагреть, чтобы улучшить его характеристики, причем эффект улучшения составляет три порядка. Обычно же, наоборот, как электронные, так и оптические устройства нужно охлаждать, прикрепляя к ним радиаторы с вентиляторами или помещая их в жидкий азот», — говорит Дмитрий Федянин. По его словам технологическое совершенствование процесса легирования алмаза позволит увеличить яркость еще в 10-100 раз.

Сто миллионов фотонов — это очень мало по меркам бытовых источников света (так, обычная лампа накаливания даёт свыше 10^18 фотонов в секунду), но при этом следует отметить, что весь поток световых квантов создаёт единичный точечный дефект кристаллической решетки размером в несколько ангстрем (10^-10 метра) и, в отличие от лампы накаливания, фотоны следуют строго по одному друг за другом. Для квантовых компьютеров, о которых шла речь выше, и нескольких десятков тысяч фотонов в секунду будет более чем достаточно — на сегодня возможность создания квантовых вычислителей ограничена совсем иными факторами. А вот в квантовых линиях связи, использование алмазных однофотонных источников не только позволит абсолютно защитить соединение, но и на порядки повысит скорость передачи информации в сравнении с несовершенными псевдооднофтонными источниками на основе ослабленных лазеров.

Заключение

Учёным из Университета Мэриленда удалось создать первый в мире программируемый и перепрограммируемый квантовый компьютер. Учёные много лет шли к этой цели, ведь квантовые компьютеры могут решить множество проблем, с которыми не справляются компьютеры традиционные, информация внутри которых передаётся при помощи электрического напряжения. Теоретически квантовый компьютер способен одновременно производить столько вычислений, число которых даже сложно себе представить. Но начинать учёным всегда приходится с малого.

Квантовые компьютеры удавалось создать и ранее, но достижение исследователей из Мэриленда заключается в том, что теперь компьютер можно перепрограммировать, не внося при этом изменений в его физическую архитектуру. Результаты своих исследований учёные опубликовали в престижном журнале Nature. Руководил разработкой компьютера доктор Шантану Дебнат. Устройство представляет собой набор из пяти взаимосвязанных кубитов (квантовых бит информации) на базе ионов иттербия. Иттербий является одним из наиболее изученных элементов, подходящих для использования в такого рода проектах.

Каждый кубит совмещает в себе роли ячейки памяти и вычислительного модуля. Он может одновременно хранить в себе логический ноль и единицу, благодаря законам квантовой физики. Объединить кубиты между собой удалось при помощи лазеров и магнитных полей. Учёные расположили пять кубитов в форме пентаграммы, а затем начали управлять ими с помощью обычного компьютера, создавая между ними новые связи и разрушая старые.

Было написано специальное программное обеспечение, которое трансформирует любые математические алгоритмы в понятные квантовому компьютеру инструкции. В ходе экспериментов на созданном квантовом компьютере были запущены алгоритмы Дойча-Йожи, Бернштейна-Вазирани, а также алгоритм квантовых преобразований Фурье. Учёные особенно гордятся тем, что их компьютер отличается крайне высокой надёжностью по сравнению с предыдущими попытками создать подобную вычислительную машину. Кубиты выдают ошибку лишь в 2% случаев, что является большим достижением.

Список литературы

1. Гашков С.Б., Применко Э.А., Черепнев М.А. Криптографические методы защиты информации. – М.: Академия, 2015. – 304 с.
2. Грибунин В.Г., Чудовский В.В. Комплексная система защиты информации на предприятии. – М.: Академия, 2012. – 416 с.
3. Гришина Н.В. Комплексная система защиты информации на предприятии. – М.: Форум, 2015. – 240 с.
4. Емельянова Н.З., Партыка Т.Л., Попов И.И. Защита информации в персональном компьютере. – М.: Форум, 2012. – 368 с.
5. Защита информации в системах мобильной связи. Учебное пособие. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2015. – 176 с.
6. Комплексная система защиты информации на предприятии. Часть 1. – М.: Московская Финансово-Юридическая Академия, 2012. – 124 с.
7. Корнеев И.К, Степанов Е.А. Защита информации в офисе. – М.: ТК Велби, Проспект, 2014. – 336 с.
8. Максименко В.Н., Афанасьев, В.В. Волков Н.В. Защита информации в сетях сотовой подвижной связи. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2014. – 360 с.
9. Малюк А.А, Пазизин С.В, Погожин Н.С. Введение в защиту информации в автоматизированных системах. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2011. – 146 с.
10. Малюк А.А. Информационная безопасность. Концептуальные и методологические основы защиты информации. Учебное пособие. – М.: Горячая Линия - Телеком, 2014. – 280 с.
11. Маньков В.Д, Заграничный С.Ф. Методические рекомендации по изучению "Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках". – М.: НОУ ДПО "УМИТЦ "Электро Сервис", 2011. – 132 с.
12. Петраков А.В. Основы практической защиты информации. Учебное пособие. – М.: Солон-Пресс, 2015. – 384 с.
13. Северин В.А. Комплексная защита информации на предприятии. – М.: Городец, 2012. – 368 с.
14. Сурис М.А., Липовских В.М. Защита трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии. – М.: Энергоатомиздат, 2013. – 216 с.
15. Хорев П.Б. Методы и средства защиты информации в компьютерных системах. – М.: Академия, 2012. – 256 с.
16. Хорев П.Б. Программно-аппаратная защита информации. – М.: Форум, 2012. – 352 с.
17. Шаньгин В.Ф. Комплексная защита информации в корпоративных системах. – М.: Форум, Инфра-М, 2015. – 592 с.
18. Петров, И.В. Стандартные языки и приемы прикладного программирования [Текст] / И.В. Петров. - М.: СОЛОН-Пресс, 2014. - 230 с.
19. Целищев, Е. AutomatiCS 2011: разрабатывать КИПиА просто и эффективно. Часть V. Подключение к многоканальным приборам [Текст] / Е. Целищев, А. Глязнецова // САПР и Графика. - 2012. - № 2. - С. 76-78.
20. Шалыто, А.А. SWITCH-технология автоматный подход к созданию программного обеспечения «реактивных» систем [Текст] / А.А. Шалыто, Н.И. Туккель // Программирование. - 2013. - № 2. - С. 88-99.