Нам всем кванты! Зачем нужны спутниковые квантовые сети - IT Speaker, новости информационных технологий

Рубрики

О журнале

Соцсети

Искать
ГлавнаяАналитикаНам всем кванты! Зачем нужны спутниковые квантовые сети

Нам всем кванты! Зачем нужны спутниковые квантовые сети

Наташа Аксенова

12:10 / 19 октября 2023

В мире существует более 300 компаний из более чем 30 стран, развивающих квантовые технологии, только 20% из которых занимаются квантовыми коммуникациями. Среди них – российская компания QRate. Отдельное поднаправление отрасли – космос, когда квантовое распределение ключей в открытом пространстве идет через спутник. IT Speaker поговорил с исполнительным директором QRate Павлом Воробьевым о разработках стартапа, квантовом превосходстве и космических исследованиях. 

Фотография freepik

Вас может заинтересовать: 

Квантовый мост в будущее


Новый тип квантовых компьютеров может взломать и расшифровать большую часть современной криптографии. Он ставит под сомнение возможность использования современных ИБ-технологий в ближайшем будущем. Государства, корпорации и ведомства уже сталкиваются с новой угрозой для информационной безопасности и рискуют примерно на том же уровне, как если бы данные не кодировались совсем. Государственная и коммерческая тайны, биометрические, медицинские и финансовые данные однажды могут оказаться под ударом квантовой атаки. 

Многие компании опасаются, что хакеры могут действовать по принципу «собери сейчас, дешифруй потом» («harvest now, decrypt later» – HNDL). Злоумышленники сегодня собирают зашифрованные данные организаций, чтобы расшифровать их в будущем – когда квантовые вычисления достигнут уровня зрелости, способного сделать традиционные криптографические алгоритмы, такие как RSA и ECC, устаревшими. Принцип HNDL представляет собой риск для предприятий, банков, спецслужб и даже военных сил. Именно поэтому ИБ-компании занимаются разработкой новых технологий по защите информации и устройств с длинным жизненным циклом. 

Согласно прогнозу Международной корпорации данных (IDC), расходы клиентов мирового рынка на квантовые вычисления вырастут с $1,1 млрд в 2022 году до $7,6 млрд в 2027 году. Дальше заглядывает Фонд «Росконгресс»: согласно докладу, мировой рынок квантовых коммуникаций к 2035 году составит около $20 млрд.

Развитием квантовых технологий в России, впрочем, как и во всем мире, занимаются институты, университеты, научные центры, корпорации, компании и даже стартапы. В частности, компания «Инфотекс» ведет строительство нового завода комплексов квантового распределения ключей в Томске. У QRate тоже есть аттестованное производство, которое уже сейчас можно масштабировать для закрытия бизнесовых потребностей. 

В 2020 году ОАО «РЖД» совместно с экспертами и научными организациями разработало проект дорожной карты развития квантовых коммуникаций в России. Документ предусматривает реализацию до 2024 года сотни проектов, направленных в том числе на развитие технологий оптоволоконных, атмосферных и спутниковых квантовых коммуникаций, создание коммерческих квантовых сетей связи и соответствующего оборудования. 

В июле 2023 года правительство РФ утвердило Концепцию регулирования отрасли квантовых коммуникаций до 2030 года. В документе говорится о поддержке отечественных производителей, необходимости формирования правового механизма и достижении высокого уровня информационной безопасности граждан и госорганизаций.

Павел Воробьев

Исполнительный директор QRate 

“При наличии финансирования за три года можно запустить полноценный квантовый спутник”

Квантовое превосходство 

По мнению Павла Воробьева, Россия не уступает другим странам в развитии квантовых коммуникаций со стороны научно-технологического потенциала. Например, как он подчеркнул, оборудование QRate находится на уровне швейцарских и китайских коллег. 

В РФ продолжается активное строительство квантовых сетей, и на данный момент общая протяженность квантовой сетей в России составляет 1147 км. В 2021–2022 годах были построены участки между Москвой и Санкт-Петербургом и Москвой и Нижним Новгородом. Согласно карте, до конца текущего года планируется строительство еще 1,4 тыс. участков до Казани, Воронежа и Ростова-на-Дону, а к 2030-му протяженность квантовых сетей должна составить 15 тыс. км.

В настоящее время самая передовая квантовая сеть «Космос-Земля» находится в Китае. Общая протяженность линий связи составляет 4,6 тыс. километров, они обслуживают более 150 организаций. Однако появляются и другие участники «квантовой гонки», включая Россию, которые запускают собственные проекты.

Как отметил Воробьев, космос – отдельное поднаправление квантовых коммуникаций. И в 2017-м под эту нишу образовался отдельный спин-офф проект QRate – стартап QSpace. Его команда сосредоточена на развитии технологии квантового распределения ключей (КРК) в свободном пространстве, которая позволит преодолеть ограничения по дальности, присущих для оптоволоконных линий.

«Есть квантовые коммуникации, которые идут по ВОЛС – волоконно-оптические линий связи – это как раз то, чем занимаются QRate и наши партнеры. А есть еще второе направление, когда квантовое распределение ключей идет через открытое пространство», – пояснил эксперт.

В 2022-м QRate совместно с МТУСИ и «Мостком» провели эксперимент между двумя зданиями университета и передали квантовый сигнал в городских условиях – по воздуху на 180 и 3 100 метров. В результате работы физики получили данные о работе систем синхронизации квантового канала в условиях различных помех.

Квантовое распределение ключей в открытом пространстве может идти и через спутник, когда его доверенный узел находится на геостационарной орбите, и он пролетает над каждой точкой Земли как минимум один раз в сутки. Так ключ можно распределить между двумя удаленными на любое расстояние объектами. 

Как рассказал собеседник IT Speaker, в 2019-м QSpace первый в России и третий в мире провел сеанс квантовой связи через китайский спутник «Мо-цзы». Команда получила распределение ключей, зашифрованное послание со спутника и отправила ему формулу. 

А в июне этого года QSpace совместно с МИСИС запустили первый собственный спутник «Импульс-1», реализованный по программе «Роскосмоса» «УниверСат». Малый космический аппарат не распределяет квантовые ключи, но на нем можно отработать первые шаги по реализации собственной космической программы.

«Когда спутник летит, наземная станция – телескоп – постоянно его отслеживает. Снизу мы светим красным лазером, а со спутника светит зеленый лазер. Они друг на друга наводятся и сопровождаются. Как раз благодаря этому спутнику ребята смогут отработать сопровождение нашего спутника. Там есть лазерный модуль, который может передавать сигнал на землю. При наличии финансирования ребята за три года готовы запустить полноценный квантовый спутник», – рассказал эксперт.

Потенциал квантовых коммуникаций

Рассуждая о рынке квантовых коммуникаций, Павел Воробьев подчеркнул, что команда сможет настроить квантовое распределение ключей там, где стоят шифраторы их партнера – ИБ-компании «Кода Безопасности». Внедрение технологии необходимо везде, где есть данные с повышенным риском их утечки – критически важная информация банковских систем, телекома, биомеда, коммерческая и гостайны. 

В настоящее время основными «потребителями» российского рынка квантовых коммуникаций являются «Ростелеком» и «РЖД», строящие защищенный канал связи между Москвой и Удомлей, где находится Калининская атомная станция. Проект поможет обеспечить высокоскоростную и высокозащищенную линию связи между крупными центрами концентрации данных. До конца 2023 года «РЖД» достроит магистральную квантовую сеть до Казани и Ростова-на-Дону стоимостью от 1,5 млрд до 3 млрд рублей. Кроме того, перевозчик планирует продлить эту сеть до Сочи, Екатеринбурга и Челябинска в 2024 году. 


Сейчас QRate совместно с университетом МИСиС выполняют коммерческие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы для РЖД. Но основными источниками финансирования компании являются инвестиции, продажа собственных научно-образовательных комплексов (детектора одиночных фотонов, генераторов случайных чисел) и гранты. Самый крупный грант стартап получил в 2019 году от «Сколково» на разработку системы QKD mini – миниатюрный передатчик квантовых ключей (см. фото 1). QRate надеется, что в следующем году команда станет участником инфраструктурных проектов – на поставку оборудования компании по квантовому распределению ключей.

Фото 1

Источник: пресс-служба Qrate

«Сложно оценить те перспективы, которые мы получим в дальнейшем от космических исследований. И оценить сейчас потенциал всех квантовых коммуникаций достаточно сложно. Мы прекрасно понимаем, что если будет достаточно мощный квантовый компьютер, то мы сможем решать определенный круг задач, который сейчас недоступен, или доступен, но – более эффективно. Те же квантовые датчики – квантовые сенсоры позволят выйти на какой-то определенный уровень в медицине, безопасности дорожного движения и прочего. Поэтому, как я считаю, именно этим обусловлено стремление передовых и развивающихся стран развивать квантовые технологии. В Индии есть достаточно сильная квантовая программа, в Китае, в странах Латинской Америки – Бразилии, Аргентине, Аргентине. Также это Корея, Европа и Америка», – резюмировал Воробьев. 

Поделиться новостью

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
ТАКЖЕ В РАЗДЕЛЕ АНАЛИТИКА

© 2024 Все права защищены 18+