Российский Квантовый Центр Russian Quantum Center

News / Новости

Ученые РКЦ запустили первую в России гетерогенную квантовую сеть


2017-05-23

Ученые Российского квантового центра построили и испытали первую в России многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации, что позволяет приспособить квантовые методы защиты к существующим криптографическим платформам. Статья с результатами эксперимента, который проводился на «обычной» городской оптоволоконной сети, выложена на сервере препринтов ArXiv.org.

«Методы квантовой защиты данных хорошо отработаны в лабораторных условиях, но при переносе их на существующую телекоммуникационную и криптографическую инфраструктуру возникает множество проблем, в частности, при использовании реальных городских линий связи. В нашем эксперименте нам удалось успешно решить одну из них – использование в одной сети двух разных методов кодирования информации», – говорит один из авторов исследования, научный сотрудник РКЦ Алексей Федоров.

Защита информации и информационная безопасность стала одной из первостепенно важных задач – утечка и кража данных в последние годы неоднократно приводили к крупномасштабным политическим кризисам. У современных криптографических систем есть одна неустранимая уязвимость — они требуют передачи ключа. Если злоумышленник «подслушает» эту передачу, шифр становится бесполезным.

Квантовые сети передачи данных могут решить эту проблему. Для обмена данными в рамках этой технологии используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается их «прочитать». Поэтому незаметно «подслушать» информацию, которая передается по этим каналам невозможно. В настоящее время системы квантовой связи активно разрабатываются в Европе, в Китае, в США.

Российский квантовый центр в июне 2016 года запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале – 30-километровая линия связала два отделения «Газпромбанка» в Москве.

Теперь ученые РКЦ создали квантовую сеть, состоящую из трех узлов и двух квантовых каналов, связанных друг с другом «доверенным повторителем». Квантовая защищенная связь сама по себе может быть установлена только напрямую между двумя точками. Если сеть имеет сложную структуру, то «квантовые участки» сети необходимо связывать друг с другом узлами с повторителями, в которых используются «обычные» методы обработки данных.

«Демонстрационные эксперименты по квантовым коммуникациям в сетевом режиме проводятся на линиях «Газпромбанка». В будущем именно сетевые решения позволят наилучшим образом раскрыть потенциал квантовых коммуникаций», – подчеркивает генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов.

Оба квантовых канала сети были созданы на участках обычных оптоволоконных сетей в Москве, один из них имел длину 30 километров, второй – 15 километров. На первом из участков данные кодировались с помощью поляризации фотонов, на втором – в их фазе. В ходе эксперимента скорость генерации просеянного ключа на первом участке составила 0,1 килобита в секунду, скорость генерации секретного ключа, пригодного для шифрования, – 0,02 килобита в секунду. На втором участке, основанном на фазовом методе кодирования, скорость генерации секретного ключа составила 0,1 килобита в секунду.

Алексей Федоров подчеркивает, что применение двух методов кодирования в рамках одной сети позволяет использовать для обработки и шифрования данных уже существующие программные решения и платформы, избавляет от необходимости разрабатывать новые продукты, а просто встраивать квантовые каналы в существующую телекоммуникационную инфраструктуру. «Такой скорости генерации ключа достаточно для обновления ключей в существующих устройствах шифрования. В будущих экспериментах скорость генерации может быть увеличена», – отметил он.

«Каждая из схем кодирования обладает своим преимуществом. В частности, разработанная нами поляризационная схема очень перспективна с точки зрения миниатюризации устройств квантовых коммуникации», - сообщает руководитель группы квантовых коммуникаций РКЦ Юрий Курочкин.

Работа над системой квантовой связи в Российском квантовом центре была начата в 2014 году при поддержке «Газпромбанка» и Министерства образования и науки РФ. Инвестиции в проект составляют около 450 млн.руб. Научным руководителем проекта стал профессор Александр Львовский.



Lecture Courses | Курсы лекций