В Сколково наладят беспроводную квантовую связь с помощью лазеров

Российский квантовый центр, Сбербанк и фонд «Сколково» построят на территории инновационного центра крупнейшую в России линию квантовой защищенной связи суммарной протяженностью около 250 километров, в том числе несколько линий связи, где информация будет передаваться с помощью лазеров в пределах прямой видимости, сообщил N+1 генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов. Промышленные устройства для квантовой криптографии были представлены 17 октября на форуме «Открытые инновации». Создание сети начнется в ближайшие месяцы, первый участок должен заработать в декабре 2018 года.

Секретную информацию обычно передают в зашифрованном виде, при достаточно большой длине шифровального ключа вскрыть шифр и прочесть зашифрованное сообщение практически невозможно. Однако у шифрования есть одна неустранимая уязвимость — адресатам необходимо обменяться секретными ключами. Если ключ будет перехвачен, то вся переписка оказывается доступной злоумышленникам.

Для передачи ключей используют специально защищенные каналы связи, но это серьезно затрудняет смену ключей и не исключает риска перехвата. Однако законы квантовой физики позволяют точно узнать, проводились ли измерения квантового состояния или нет. На этой особенности и основан метод квантовой криптографии. Две стороны передают друг другу фотоны в случайных состояниях (например, в случайной поляризации — 0 или 90 градусов или же 45 или 135 градусов) и со случайно выбранным способом измерения этих состояний. Любая попытка перехватить фотоны и прочитать секретный ключ приведет к изменениям их состояния, что быстро обнаружится, после чего можно поменять ключ. Однако у квантовой связи есть один существенный недостаток: одиночные фотоны теряют свои состояния или просто поглощаются из-за помех, и наибольшая дальность передачи по оптоволоконному кабелю не превышает 100 километров. Поэтому крупные квантовые сети собирают из отрезков, и узлы этой сети должны быть защищены от прослушивания.

Технологии квантового распределения ключа уже применяются во многих странах, в частности, в Китае протяженность защищенных этим методом линий связи составляет тысячи километров. В России действует несколько экспериментальных линий квантовой связи протяженностью не более нескольких десятков километров. В частности, в 2016 году РКЦ запустил линию квантовой связи протяженностью 30,6 километра между двумя банковскими офисами, квантовые линии связи создавались так же в Петербурге и в Казани, а специалисты физфака МГУ протестировали квантовый телефон. В конце 2017 года РКЦ совместно со Сбербанком показал впервые защиту на уровне бизнес приложений — был запущен квантово-защищенный VPN тоннель.

К настоящему моменту специалисты РКЦ уже создали образцы промышленных устройств для квантовой криптографии, которые и будут использоваться в новой квантовой сети. Она будет состоять примерно из десяти отдельных участков, которые свяжут между собой технопарк «Сколково», международную гимназию «Сколково», ЦОД Сбербанка и офис РКЦ в здании Сколтеха. Длина каждого из этих участков будет составлять от 20 до 80 километров, данные будут передаваться не только по оптоволоконному кабелю, но и с помощью инфракрасных лазеров в пределах прямой видимости. Этот метод передачи квантовых данных еще не использовался в России. Вместе с тем, именно с помощью лазерного луча была создана самая длинная линия квантовой связи — между Китаем и Европой через специализированный спутник «Мо-Цзы».

«Новая сеть обеспечит защищенную связь для участников экосистемы „Сколково“, а также позволит студентам Сколтеха и гимназии „Сколково“, выполняя свои учебные проекты на квантовой инфраструктуре, приобщиться к самым современным технологиям. Создание квантовой сети позволит обкатать технологию квантовой связи для последующего масштабного внедрения в России. Быть тестовой площадкой для самых новых решений и затем масштабировать их на всю страну соответствует миссии Фонда», — отметил Игорь Дроздов, председатель правления Фонда «Сколково».

Для генерации квантового ключа будут использоваться как промышленные установки со скоростью генерации ключа от 10 до 100 килобит в секунду, так и специальные лабораторные, на которых дополнительно можно будет проводить исследования и обучение студентов. Стоимость проекта составит около 100 миллионов рублей, интерес к участию в нем проявляет «Сбербанк», у которого уже есть собственная пилотная линия квантовой связи, также запущенная РКЦ.

Подробнее о квантовой криптографии можно прочитать в материале «Выдергиваете и сжигаете».