Интересное

Квант всемогущий. Что такое спутниковые квантовые коммуникации

16 октября 2023

5 мин

Спутниковая компания QSpace совместно с НИТУ МИСиС

разработали

и запустили спутник-демонстратор для отработки безопасных квантовых коммуникаций на дальних расстояниях. Впрочем, технология квантового согласования ключей для симметричного шифрования уже активно развивается в виде оборудования для наземной связи. Три отечественные компании — QRate, «ИнфоТеКС» и «КвантТелеком» — уже выпустили свои квантовые шифраторы. Сейчас они используются для построения квантово-защищённых сетей в Москве, Санкт-Петербурге и вдоль железнодорожных линий. Теперь же технологии QRate, базирующейся в МИСиС, были использованы другой компанией — QSpace, которая расположена в этом же институте, для применения тех же принципов на больших расстояниях.

Против квантового криптоанализа

Протокол квантового шифрования BB84 был разработан в 1980-х годах для защиты от угрозы квантового криптоанализа — взлома асимметричного шифрования с помощью квантовых процессоров. Он был придуман для совместной выработки ключей шифрования с помощью обмена кубитами — фотонами с двумя квантовыми состояниями. Протокол позволяет двум сторонам (и только им) выработать совместный секрет. Если третья сторона (злоумышленник) попытается подглядеть этот секрет, то обе стороны это могут обнаружить. В целом квантовая система распределения ключей шифрования предназначена для замены асимметричного шифрования, которое сейчас активно используется в интернете и финансовых коммуникациях.

При наземном использовании данной технологии оптический сигнал передаётся по оптоволокну со своим уровнем затухания. И расстояние, на которое могут быть удалены стороны, зависит от прозрачности ВОЛС, оно ограничено 100 км. Поэтому и возникла потребность увеличить это расстояние за счёт использования спутника и лазерной связи с ним. В этом случае фотоны передаются через атмосферу (она также должна быть достаточно прозрачна для этого) и позволяют выработать общие секреты между спутником и каждым отдельным абонентом. В результате космический аппарат позволяет избавить технологию квантового распределения ключей от ограничения расстояния, а также объединить уже существующие в России сегменты квантово-защищённых сетей в единую систему, а возможно, и подключиться к аналогичным проектам в других странах.

Инвестиции в квантовые технологии

Источник:

The Quantum Insider. Quantum Technology Investment Update 2022; McKinsey & Company

Разработки МИСиС

Первыми систему квантового распределения ключей с использованием спутника

создали

китайцы. Они ещё в 2016 году запустили спутник Micius, который связал в единую систему развёрнутые на тот момент сегменты в трёх китайских научных центрах. Причём это была именно реальная передача на спутник кубитов с Земли для выработки совместных секретов. Сейчас у китайцев запущено два аналогичных спутника, а также построена наземная сеть квантово-защищённой связи протяжённостью 4600 км, которая объединяет технологические центры в пяти городах страны. К сети уже подключено свыше 150 абонентов: банков, предприятий, госучреждений и других служб, которым нужна сверхзащищённая связь. Подобные сети также начали развиваться учёными из России, Индии и ЮАР.

Запущенный же «Роскосмосом» 27 июня малый космический корабль (МКА) «Импульс-1»

объединил

два научных прибора: «РЕФОС», предназначенный для изучения вспышек в солнечной короне, и «Вектор», при помощи которого как раз и тестировалась возможность использования оптической связи между космическим аппаратом и наземной станцией. В основном в программу исследования входила отработка технологии создания оптического канала связи с помощью лазера — наведения квантового генератора с МКА на наземный приёмник и установление обратного оптического канала. Возможности квантового распределения ключей при этом не проверялись. Предполагается, что квантовые коммуникации будут отрабатываться в течение ближайших двух-трёх лет.

Объём частных инвестиций в квантовые проекты по направлениям в 2022

Источник:

The Quantum Insider. Quantum Technology Investment Update 2022; McKinsey & Company

Дорожная карта кванта

Развитие квантовых технологий, в том числе и квантово-защищённых сетей, в России проводится в соответствии с принятой ещё в 2020 году дорожной

картой

«Квантовых коммуникаций». Она предусматривает реализацию до 2024 года более 120 мероприятий и проектов, направленных на развитие технологий оптоволоконных, атмосферных и спутниковых квантовых коммуникаций, создание коммерческих квантовых сетей связи и соответствующего специального оборудования, разработку абонентских устройств, развитие квантового интернета вещей, а также мероприятий по формированию рынка и экосистемы отечественного образования, науки и промышленности. 

Собственно, дорожная карта разделена на два основных направления. Первое — создание интернета вещей на базе квантовых вычислений, которые позволят, например, эффективно планировать логистические потоки и безопасно управлять беспилотными поездами. Второе — внедрение магистральных квантовых сетей для безопасной передачи данных, в том числе с использованием спутниковых каналов лазерной связи. Используемая при этом технология квантового распределения ключей шифрования позволит создать защищённую сеть связи со встроенной защитой от прослушивания. И эта часть мероприятий, скорее всего, не будут ограничена только Россией. В результате реализации запланированных проектов и международной кооперации учёных, скорее всего, будут созданы квантово-защищённые сети связи по всему миру, так называемый Интернет 2.0.

СберПро Медиа теперь можно читать в Телеграме и Дзене. Чтобы быть в курсе важных трендов, свежих кейсов лидеров бизнеса и мнений ведущих экспертов, следите за нами в

Телеграм-канале

. Развитие навыков управления, личностный рост, актуальные подходы в маркетинге, новинки бизнес-литературы — эти темы мы подробно рассматриваем в

Дзен

.

Статья была вам полезна?

Да

Нет