Москву и Петербург связала вторая в мире по протяженности линия связи по квантовому каналу

Магистральная квантовая сеть Москва-Санкт-Петербург протяженностью около 700 км — самая крупная в Европе и вторая по величине в мире. Новая инфраструктура позволяет с высочайшим уровнем защищенности передавать большие массивы данных. Она создана на базе оригинальных отечественных решений.

Линия, созданная РЖД, содержит 19 доверенных узлов, информация в ней кодируется в фазовых состояниях фотонов, а скорость передачи ключа составляет около 300 бит в секунду.

Партнёрами ОАО «РЖД» выступили Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), ООО «Специальный технологический центр», ООО «СМАРТС-Кванттелеком», ООО «Амикон».

Дорожная карта по квантовым коммуникациям была подписана в августе прошлого года, но уже сейчас есть конкретный результат — квантовая сеть.

До 2024 года будет запущено 7 тыс. км квантовых сетей. По дорожной карте будет реализовано 120 проектов.

Справка:

Современная криптография позволяет шифровать сообщения так, что их не сможет расшифровать никто, кроме того, у кого есть ключ (для этого, например, достаточно, чтобы длина ключа была равна или превышала длину зашифрованного текста). Главная уязвимость этих методов — необходимость передачи ключа по защищенному каналу, создавать который очень сложно и дорого, а с учетом того, что ключи надо регулярно менять (скажем, несколько раз в секунду), иногда и бессмысленно. Поэтому в современных коммуникациях широко используются протоколы шифрования с открытым ключом. В таких протоколах используются асимметричные функции, например, разложение чисел на простые множители, что делает дешифровку крайне сложной (но она все-таки возможна).

Квантовые линии предназначена для того, чтобы сделать безопасной саму процедуру передачи ключа. В этом методе информацию о ключе несут единичные фотоны в виде своих характеристик — например, поляризации, фазы или формы волнового фронта. При попытке злоумышленника измерить эту характеристику, необратимо нарушается квантовое состояние фотона, что фиксируется адресатом.

Однако у квантовой связи есть существенные ограничения — шумы, помехи, колебания температуры меняют состояния фотонов, и чем на большее расстояние надо передать сигнал, тем меньше фотонов выживает, и тем ниже скорость передачи ключа. До недавнего времени предельная дальность передачи по оптоволоконной сети не превышала 100 километров, на большем расстоянии почти все фотоны теряют свои состояния. Эту проблему пытаются решить либо с помощью создавая доверенные узлы — то есть «станции» усиления сигнала, которые, как рассчитывают создатели квантовой линии, недоступны для злоумышленников. Квантовые повторители — «усилители» сигнала, которые при этом не разрушают квантовых состояний — пока еще не созданы. Тем не менее квантовая связь востребована банками и государственными организациями, в России собственные пилотные сети на базе разработок Российского квантового центра создавали «Газпромбанк» и «Сбербанк».

На новой квантовой линии между Москвой и Петербургом 19 доверенных узлов, сообщил представитель ИТМО. Три из них находятся в Санкт-Петербурге, три — в Москве и 13 узлов — на железнодорожных станциях от Тосно до Крюково.