Спецпроекты

Разработан первый в истории протокол квантового интернета

3644
Интернет Техника
В Голландии разработан первый в мире протокол квантового интернета, позволяющий передавать надежно защищенные данные на большие расстояния. В России работа над технологиями квантовых вычислений ведется на протяжении нескольких лет.

Голландский протокол

Нидерландские ученые разработали первый в мире протокол для так называемого квантового интернета, работающего без помех и максимально защищенного от взлома. Идея принадлежит специалистам исследовательского центра QuTech.

Протокол, работающий на канальном уровне, разработан группой ученых под руководством профессора Стефани Вейнер (Stephanie Wehner). Также они проработали общую концепцию квантовых сетей, которые в будущем, по их мнению, могут заменить собой традиционный интернет и локальные сети.

В основе идеи специалистов QuTech лежит принцип очень быстрой обработки кубитов, поскольку они не могут находиться в памяти длительное время. Это обеспечит высокую скорость передачи информации, а явление квантовой запутанности, еще одна основа протокола, даст возможность максимально защитить передаваемые данные.

Явление квантовой запутанности подразумевает взаимозависимость двух и более объектов, в данном случае кубитов, и их неразрывную связь друг с другом. Попытка перехвата данных приведет к изменению квантового состояния одного или нескольких кубитов и, как следствие, к потере передаваемой информации. Другими словами, информацию может получить исключительно целевое устройство – несанкционированный доступ к ней исключен.

kv600.jpg
Упрощенный принцип действия голландского протокола квантового интернета

Технические подробности о работе первого протокола квантовой сети Стефании Вейнер оставила в тайне. Она уточнила лишь, что для работы квантового интернета вполне сгодится физическая инфраструктура обычного интернета.

Новый интернет по старым кабелям

Концепция квантовой сети, разработанная в QuTech, не подразумевает создание новых физических сетей для передачи информации и тем более новых материалов, используемых для этого. По словам Стефании Вейнер, для этого подойдут широко распространенные оптоволоконные кабели, используемые в 2019 г. для работы классического интернета.

Профессор заверила, что технология уже работает при передаче данных по оптоволокну, напрямую соединяющему приемник и передатчик. В обозримом будущем ее команда специалистов проведет ряд испытаний квантовых сетей, построенных на базе классических, в которых используются промежуточные узлы связи.

Сроки коммерциализации технологии Стефании Вейнер называть не стала, но заметила, что скоро физических экспериментов для ее развития будет недостаточно. «Очень важно выйти за рамки физического эксперимента и перейти к созданию реальной системы», – отметила она.

Квантовые технологии в России

Россия занимается разработкой технологий квантовых сетей на протяжении нескольких лет. В 2010 г. по инициативе двух выпускников МФТИ – Сергея Белоусова, создателя компаний Parallels и Acronis, и профессора Гарвардского университета Михаила Лукина был основан «Российский квантовый центр» (РКЦ), разработавший ряд систем квантовой связи.

К примеру, летом 2016 г. сотрудники Центра объединили в квантовую сеть два здания Газпромбанка в Москве, задействовав стандартный оптоволоконный кабель. Суммарная протяженность линии связи составила 30,6 км. Проект показал свою состоятельность, потому что передача ключа оказывалась ошибочной всего в 5% случаев. Достижение столь высоких результатов стало прямым доказательством возможности использования квантовой защиты в существующей кабельной интернет-инфраструктуре.

В 2017 г. специалисты РКЦ впервые в России построили 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.

А пока голландские ученые лишь начинают свой путь в создании защищенного интернета, компания РЖД прорабатывает практические основы собственных квантовых сетей в рамках соглашения с Правительством России. В квантовых сетях РЖД тоже будут использоваться уже имеющиеся каналы связи, а именно – внутренняя инфраструктура волоконно-оптических линий связи, принадлежащая компании. Она включает более 70 тыс. километров кабелей. С целью разработки такого рода сетей в августе 2019 г. в РЖД был создан особый Департамент квантовых коммуникаций.

Но, в отличие от технологии QuTech, «Российские железные дороги», тоже делая ставку на 100-процентную безопасность передаваемых данных, выбрали в качестве основы криптозащиты механизм квантового распределения ключей. Данный алгоритм подразумевает создание двух произвольных ключей, по одному для каждой из сторон передачи информации, и выработку общего произвольного ключа, необходимого для шифровки и дешифровки передаваемых данных фотонах. Общий ключ известен только собеседникам, что исключает возможность несанкционированного перехвата.



Тема месяца

Обзор: ИТ в промышленности 2019

Рейтинги CNews

Крупнейшие поставщики ИТ на промышленные предприятия

Технология месяца

Цифровизация электросетей реализуется преимущественно на отечественных технологиях

Игорь Маковский

генеральный директор «Россети Центр»