В России запустили первую квантовую интернет-сеть

Первая в России многоузловая квантовая сеть запущена в Татарстане, рассказали ученые Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ и университета ИТМО.

«Это пилотный проект, главная задача которого – «полевые испытания»: тестирование технологии, отработка механизмов интеграции квантовых каналов в существующую телекоммуникационную инфраструктуру и масштабирования квантовой сети», – сообщили «Известия» слова руководителя Лаборатории квантовой информатики Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО и лаборатории практической квантовой криптографии Казанского квантового центра Артура Глейма.

«В течение ближайшего десятилетия технология квантовой коммуникации станет такой же привычной и полезной частью нашей жизни, как широкополосный интернет и мобильная связь»

Квантовые коммуникации – технология связи, позволяющая обеспечить высочайший уровень защиты передаваемых данных в оптических сетях связи. Сейчас все данные, передающиеся с помощью обычных оптоволоконных сетей (мобильная связь, интернет), теоретически могут быть подвергнуты взлому, поскольку они шифруются с помощью специализированных математических алгоритмов. Чем мощнее у взломщиков компьютер – тем проще им просчитать алгоритм шифрования.

Поэтому ученые, разрабатывая квантовые сети, ставили перед собой задачу: разработать систему, с помощью которой можно достигнуть безопасности коммуникаций, не изобретая алгоритмов шифрования.

В основе квантового шифрования лежит физический принцип, согласно которому состояние фотона нельзя прочесть дважды, потому что после первого чтения состояние фотона изменится и повторная попытка даст уже другой результат. Информация, передаваемая в виде однофотонных лазерных импульсов по оптоволоконным каналам связи, защищена, таким образом, от прослушивания, рассказал ученый.  

Для реализации квантовой сети специальное оборудование устанавливается на оптоволоконную сеть. С его помощью генерируются, кодируются, передаются и принимаются однофотонные сигналы, посредством которых осуществляется защита передаваемой информации.

Пилотный проект в Татарстане реализуется на основе оригинальных разработок российских ученых. По словам Артура Глейма, стоимость комплекта оборудования для соединения двух точек сейчас составляет около 100 тыс. долларов, однако он уточнил, что с развитием технологий и производства стоимость оконечных решений существенно снизится.

Директор Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ Сергей Моисеев рассказал, что сейчас многоузловая сеть апробируется в Казани, а следующим шагом станет строительство сети по всей республике. По его словам, базовая технология, на которой строится сеть, изначально разработана в университете ИТМО, а в данный момент на ее основе идет создание сетевых решений. 

«Мы хотим проложить сеть между Казанью и Набережными Челнами. Работаем над самим оборудованием, например, по ускорению передачи данных, – рассказывает Сергей Моисеев. – Расстояние для передачи квантов составляет около 100 км. А далее новые узлы «удлиняют» сеть».  Пилотный проект в Татарстане – первая в России квантовая сеть с четырьмя узлами. Пока у нас были реализованы только два проекта, оба по принципу «точка-точка», когда напрямую соединяются только два узла. Самая первая была запущена в университете ИТМО еще в 2014 году – тогда ученым удалось объединить два корпуса вуза по стандартному подземному оптоволоконному кабелю. Вторая сеть была реализована в июне этого года Российским квантовым центром (РКЦ) и соединила два московских здания Газпромбанка. Инвестиции в проект составили более 450 млн рублей.

При этом в проекте Казанского квантового центра и ИТМО участниками защищенной передачи данных могут быть несколько сторон, связанных друг с другом квантовыми каналами. Как рассказали ученые, в первую очередь подобная защищенная сеть необходима для финансового сектора и госструктур – организаций, у которых самая высокая потребность в безопасной передаче данных.

Руководитель группы квантовых коммуникаций РКЦ Юрий Курочкин рассказал, что главная проблема, которую решают квантовые сети, это исключение риска «подслушивания» ключа.

«Если кто-то посторонний подключится к такой линии, об этом сразу узнают и получатель и отправитель, способа сделать это незаметно не существует, – говорит Курочкин. –  Квантовые линии связи могут найти широкое применение везде, где важна защита информации – в банковской, финансовой, корпоративной сфере, у военных, у государственных органов.  Любые цифровые данные теоретически можно передавать по квантовым каналам. Но такой уровень защиты нужен далеко не во всех случаях, не имеет смысла шифровать переписку о планах на выходные. Технология квантовой криптографии пока находится на ранней стадии, стадии серверных решений. Для создания мобильных решений и, соответственно, квантовой мобильной связи требуется значительный технологический прогресс».

В Китае до конца текущего года планируется запустить квантовую сеть между Пекином и Шанхаем длиной порядка 2 тыс. км. А в США ведутся работы над квантовой сетью между Огайо и Вашингтоном протяженностью 650 км, сообщает издание.