Системы квантового распределения ключей (КРК), а также способы защиты от кибератак разрабатывают в Национальном исследовательском технологическом университете «МИСИС». В будущем это позволит обеспечить надежную защиту данных, передаваемых через квантовый интернет.
Квантовые технологии — одна из быстроразвивающихся областей физики, где разрабатываются инновации на основе кванта — неделимой порции какой-либо физической величины. Такие технологии улучшают защиту информации, обеспечивая безопасность банковских операций и даже личных переписок в мессенджерах.
С точки зрения физики и математики, системы квантового распределения ключей являются абсолютно защищенными, однако есть нюансы, которыми пользуются квантовые хакеры. Один из распространенных типов атак — ослепление детектора одиночных фотонов. Такой прибор обладает высокой чувствительностью, и, если подавать на него очень яркий свет, детектор начинает «слепнуть» и ведет себя некорректно, позволяя злоумышленнику управлять собой. Однако ученые НИТУ «МИСИС» нашли способ усилить защиту систем КРК.
«Мы закончили разработку системы квантового распределения ключей с частотой приготовления квантовых состояний более 1 ГГц. В России до этого самая быстрая система была на 312,5 МГц, здесь мы увеличили частоту в четыре раза. Это большее количество вырабатываемого ключа в секунду, которое позволяет чаще менять ключи шифрования, что еще более увеличивает защиту», — рассказывает заместитель директора Центра компетенций НТИ по направлению «Квантовые коммуникации» НИТУ «МИСИС» Игорь Павлов.
Согласно дорожной карте развития «сквозной» цифровой технологии «Квантовые технологии», к 2024 году будет внедрено 7 тыс. км квантовых систем, а уже к 2030 году — 15 тыс. км. Одновременно будут функционировать более 100 систем, что можно считать первым большим шагом технологического прорыва.
«В НИТУ «МИСИС» опытный образец миниатюрного передатчика будет разработан к концу 2022 года, далее начнется его подготовка к серийному выпуску, возможно, в 2023-2024 гг. Система направлена на снижение стоимости подключения абонента к квантовой сети, первыми ее пользователями будут представители крупного бизнеса. Сейчас такие системы стоят дорого, но технология будет эволюционировать, как это было с обычными компьютерами, и через десятилетие станет более доступной», — комментирует Игорь Павлов.
Системы КРК по оптическому волокну имеют ограничения в части дальности работы. Чтобы соединять города, находящиеся в тысячах километров друг от друга, используют спутник, который по открытому пространству сначала распределяет ключ с одной наземной станцией, затем с другой. Зашифровав один ключ другим, спутник передает его на земную станцию. Преимущество технологии заключаются в том, что один спутник может соединить множество точек в России.
«Спутниковая квантовая криптография позволяет преодолевать расстояния быстрее и дешевле. То есть мы запускаем спутник, который распределяет квантовые ключи во Владивостоке, потом над Москвой. Дальше с помощью любых видов связи — мобильная связь, спутниковая связь, интернет, стационарная связь — мы начинаем обмениваться информацией, зашифровав ее с помощью этих квантовых ключей», — отмечает Игорь Павлов.
Сегодня ученые НИТУ «МИСИС» разрабатывают наземный приемник в партнерстве с компаниями, производящими оборудование для спутников (предприятия ГК «Роскосмос», «Газпром космические системы»). Первые запуски запланированы на 2023 год.
Работа ведется в рамках стратегического проекта НИТУ «МИСИС» «Квантовый интернет» при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).