Ученые Российского квантового центра (РКЦ) построили и испытали первую в России многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации, сообщает пресс-служба РКЦ.  Статья с результатами эксперимента, который проводился на «обычной» городской оптоволоконной сети, выложена на сервере препринтов ArXiv.org.

Защита информации и информационная безопасность является одной из первостепенно важных задач, потому что утечка и кража данных в последние годы неоднократно приводили к крупномасштабным кризисам, в том числе и политическим. Слабым местом современных криптографических систем является необходимость передачи ключа, потому что если ключ попадает в руки злоумышленника, то он становится бесполезным: любой обладатель ключа получает доступ к зашифрованным данным. Решением этой проблемы, по мнению ученых, является использование квантовой криптографии: 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.

Квантовые системы развиваются и в России: так, в июне 2016 года РКЦ запустил первую в России квантовую сеть на обычном городском оптоволоконном канале между двумя отделения «Газпромбанка» в Москве, в октябре 2016 года была испытана автоматическая система квантового распределения криптографических ключей на базе стандартной оптоволоконной линии связи ПАО «Ростелеком» длиной в 32 километра в Подмосковье, а в мае 2017 года в Казани была запущена многоузловая квантовая сеть.

Теперь ученые РКЦ создали квантовую сеть, состоящую из трех узлов и двух квантовых каналов, связанных друг с другом «доверенным повторителем». Как пяснили в пресс-службе, 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. 

«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»‚ – говорится в сообщении.

По словам одного из авторов исследования, научного сотрудника РКЦ Алексея Федорова, применение двух методов кодирования в рамках одной сети позволяет использовать для обработки и шифрования данных уже существующие программные решения и платформы, то есть ученым не требуется разрабатывать новые продукты, а можно просто встроить квантовые каналы в существующую телекоммуникационную инфраструктуру. Как отмечают разработчики, каждая из схем кодирования обладает своим преимуществом, например, поляризационная схема, разработанная в РКЦ, позволит сделать объемы устройств квантовых коммуникации намного меньше.

«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», – отмечает Алексей Федоров, слова которого приводятся в сообщении.

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.