В России научились ставить квантовую защиту на действующие линии связи

Телеком Инфраструктура
мобильная версия
, Текст: Валерия Шмырова

Российский квантовый центр построил квантовую сеть, в которой применяется одновременно два метода кодирования информации. Это позволит внедрять квантовую защиту в уже существующую телеком-инфраструктуру, что должно решить проблему перехвата ключей шифрования. Эксперимент проводился на оптоволоконных линиях Газпромбанка.


Проблема двух методов кодирования

Сотрудникам Российского квантового центра (РКЦ) впервые в России удалось создать многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных. В ходе эксперимента была решена одна из проблем, возникающая при переносе лабораторных методов квантовой защиты в условия реальной инфраструктуры — ученые смогли применить одновременно два метода шифрования данных в одной сети.

По словам соавтора эксперимента Алексея Федорова, применение двух методов кодирования одновременно позволит внедрить квантовую защиту в уже существующую телеком-инфраструктуру, вместо того чтобы создавать под эту защиту новые системы. Сам эксперимент был проведен на стандартной городской оптоволоконной сети в Москве. Как сообщает директор РКЦ Руслан Юнусов, задействованная в проекте линия принадлежит Газпромбанку.

Зачем это нужно

Как поясняют авторы исследования, одной из главных уязвимостей существующих систем шифрования является необходимость передавать ключи. Ключ можно перехватить, что лишает кодирование эффективности. Но в квантовых сетях для шифрования используются одиночные фотоны, которые навсегда меняют свое состояние при чтении. Это делает незаметный перехват информации невозможным.

Разработку безопасной квантовой связи активно ведут ученые Европы, Китая и США. Газпромбанк, который финансирует проект, намерен в дальнейшем внедрить такую связь в своих структурах. Также разработками РКЦ в этой области интересуется Сбербанк.

Технические особенности

Участки созданной квантовой сети связаны между собой так называемым «доверенным повторителем». Защищенной квантовой связью можно соединить только две точки и только напрямую. Поэтому в сетях, имеющих более сложное строение, квантовые участки приходится соединять узлами с «повторителями». В «повторителях» применяются традиционные способы обработки информации.

Прототип установки квантовой криптографии, которая передает квантовый ключ на 30 км по городской линии

Построенная исследователями сеть включает в себя три узла и два квантовых канала. Длина каналов составляет 30 км и 15 км соответственно. На одном участке сети информация шифровалась путем поляризации фотонов, во втором была задействована их фаза. Метод кодирования с помощью поляризации был разработан в РКЦ. По словам руководителя группы квантовых коммуникаций РКЦ Юрия Курочкина, его достоинство заключается в возможности применения на миниатюрных устройствах.

На первом участке удалось сгенерировать просеянный ключ со скоростью 0,1 килобита в секунду. При этом ключ, подходящий для шифрования, был создан со скоростью 0,02 килобита в секунду. Что касается фазового метода на втором участке, то он позволил создать секретный ключ со скоростью 0,1 килобита в секунду. По словам Федорова, этой скорости достаточно для работы современных систем шифрования, но в дальнейшем ее можно будет увеличить.

Квантовая связь от РКЦ

РКЦ занялся созданием системы квантовой связи в 2014 г. Проект был запущен при содействии Газпромбанка и Министерства образования и науки РФ. Общая сумма инвестиций составляет p450 млн. Специально для работы над проектом была основана компания Qrate, директором которой стал Юрий Курочкин. В научной части проектом руководит профессор Александр Львовский.

В мае 2016 г. сотрудники РКЦ соединили квантовой связью два здания Газпромбанка в Москве. Аппаратной основой для внедрения квантовой защиты послужил стандартный оптоволоконный кабель. Длина линии составила 30,6 км, она протянулась от Коровьего вала до Новых Черемушек. Передача ключа оказывалась ошибочной всего в 5% случаев, что доказало возможность использования квантовой защиты в существующей инфраструктуре.

Чем занимается РКЦ

РКЦ — это негосударственная исследовательская организация, созданная в 2011 г. по инициативе предпринимателя Сергея Белоусова и профессора Михаила Лукина. В том же году центр стал резидентом фонда «Сколково». В 2012 г. РКЦ получил от «Сколково» p1,33 млрд, что стало беспрецедентно крупным вложением со стороны фонда.

РКЦ специализируется на исследованиях в сфере квантовой физики и информатики, создает и коммерциализирует квантовые технологии. В число его разработок входят сверхчувствительные квантовые сенсоры, оптические микрорезонаторы, элементы квантовых компьютеров, атомные часы, системы связи и т. д.