Система может использоваться в силовых и государственных структурах, крупных промышленных предприятиях, компаниях финансового, телекоммуникационного и технологического комплекса. Ее разработкой занимается дочерняя компания ООО «СМАРТС-Кванттелеком» и Университет ИТМО.

«Поисковые и прикладные научно-исследовательские работы по созданию и развитию систем квантовой криптографии ведутся нашим коллективом с 2009 года. Разработки на базе Университета ИТМО начались достаточно давно, даже было сформировано малое научное предприятие и оформлен патент. В 2014 году у компании начался новый этап развития: появился индустриальный партнер – компания «СМАРТС» и было организовано совместное предприятие «СМАРТС-Кванттелеком», – рассказали об истории проекта в компании.

За рубежом этим направлением активно занимаются в Китае, США и ЕС, в том числе такие технологические «монстры» как Toshiba, Huawei, QinetiQ, Google, IBM и Alibaba. Интерес к квантовым технологиям передачи данных связан с бурным развитием вычислительной техники, которая дает все больше возможностей для взлома ключей, основанных на математических алгоритмах. Так, квантовому компьютеру нужно всего несколько часов для подбора самого сложного ключа шифрования.

«Еще в 2007 году в Швейцарии были проведены выборы с использованием системы квантовой криптографии местной компании ID Quantique. В Китае построено более 2000 км квантовых сетей между крупными городами, развиваются локальные сети, запущены спутники-ретрансляторы квантовых ключей, с помощью которых возможен обмен защищенными с помощью квантовой криптографии данными на тысячи км», - приводят в СМАРТСе примеры успешного применения технологии.

По словам разработчиков, их технология обеспечивает защиту от хакерских атак, утечек данных и перехвата информации. Перехват либо подмена ключей шифрования в процессе передачи по квантовому принципу невозможна, так как это противоречит законам квантовой физики. Это позволяет обеспечить беспрецедентный уровень безопасности.

Технология основана на свойствах частиц света – фотонов, выступающих носителями информации для генерации ключей шифрования между доверенными узлами. При несанкционированной попытке перехватить фотоны или скопировать их состояние они разрушаются и не участвуют в последовательности для генерации ключей шифрования. Система мониторинга безопасности линий считывает эти изменения и оповещает о попытке несанкционированного доступа.

Легальному же адресату данных отправитель пересылает последовательность фотонов для формирования ключа безопасности. В качестве источника обмена ключевой последовательностью разработчик использует системы квантового распределения ключей шифрования на боковых частотах по волоконно-оптическим линиям связи.

При этом в структуру начальной версии устройств «СМАРТС» входило множество импортных комплектующих. Но еще до ввода западных санкций компания «подстраховалась» и занялась совместно с Университетом ИТМО формированием технологии на отечественной оптической и электронной компонентной базе.

Сейчас разработчики производят российские фазовые и амплитудные модуляторы, а также участвуют в создании отечественного приемника одиночных фотонов. «Мы столкнулись и с пандемией COVID-19 в самый разгар разработки опытного образца, и с санкциями на поставку импортных комплектующих, однако мы успешно преодолели все трудности и готовы двигаться дальше», – заявляют авторы проекта.

Интерес к разработке, в основе которой лежит устройство квантовой коммуникации на боковых частотах модулированного излучения и новаторский метод генерации квантовых сигналов, проявляют специалисты из разных стран. Но, как отмечают в СМАРТСе, эта информация в любой стране мира входит в зону стратегических интересов, охраняемых государством и поэтому «трансфер технологий» в этой сфере ограничен, особенно в период обострения геополитического конфликта.

«Система хорошо содержит в себе все необходимые механизмы компенсации поляризационных искажений сигнала в волоконно-оптической линии связи, подходит для встраивания в текущие сети. Передача информации для генерации ключей шифрования может осуществляться не только в выделенном «темном» волокне, но и совместно с передачей самих зашифрованных данными по одному волокну. Сейчас мы активно ведем работы по исследованию такой возможности», – поясняют в СМАРТСе конкурентные преимущества своих разработок.

Одна из проблем, которые приходится решать при реализации проекта, – ограниченное расстояние передачи квантового ключа (до 100 км). Она решается организацией доверенных узлов в квантовых сетях.

Пока разработки обкатываются на пилотных участках сетей. Так, в 2021 году СМАРТС построил региональную квантовую сеть в границах агломерации Самарской области – она связала три центра обработки данных, созданных в Самаре, Тольятти и Сызрани.

Проект был поддержан Российским фондом развития информационных технологий (РФРИТ), выделившим грант в рамках реализации Федерального проекта "Цифровые технологии". Общая стоимость проекта составила 174 млн рублей, а сумма грантов – 82,2 млн рублей.

В «Российском фонде развития информационных технологий» отметили, что это проект позволил впервые на региональном уровне использовать технологии в сфере информационной безопасности, основанные на квантовых принципах.

Сейчас разработки ООО «СМАРТС-Кванттелеком» уже протестированы в крупных российских предприятиях, среди которых «Сбербанк», «Ростелеком» и «РЖД».

С Российскими железными дорогами компания реализует масштабный проект по созданию квантовой сети на 7 тыс. км. В том числе построен пилотный участок Москва - Санкт-Петербург. В планах продлить магистральную сеть до Нижнего Новгорода и дальше в другие крупные города.

Сейчас одной из важных задач, вставших перед СМАРТСом является создание недорогих абонентских устройств. Пока они достаточно дорогие, что ограничивает массовое внедрение технологии. Но в компании заверяют, что активно продвигаются в этом направлении.

Отвечая на вопрос о том, что необходимо для полного перехода на квантовые сети, в СМАРТСе пояснили, что достаточно выделить один из каналов в традиционных сетях под передачу ключей: «Квантовые коммуникации – это генерация ключей шифрования по выделенному каналу на основании квантового принципа. А сама информация (зашифрованная этими ключами) передается по типовым сетям связи. Таким образом, когда в волоконно-оптических или атмосферных сетях связи один из каналов будет «забронирован» за каналом передачи квантовых ключей такие сети можно будет назвать квантовыми».

Артем Элекин