Что такое магистральная квантовая сеть и как реализуются проекты по ее развертыванию в России.
Магистральная квантовая сеть – это система передачи данных, работающая по законам квантовой механики. Для обмена данными используют квантовые биты – кубиты. МКС генерирует и распределяет большие объемы квантовых ключей, созданных из кубитов, которые обеспечивают 100%-ную безопасность передаваемой информации. (Подробнее о принципах работы квантового распределения ключей можно прочитать тут.)
В отличие от локальных сетей магистральные предназначены для передачи большого объема квантовой информации на огромные расстояния. В перспективе МКС должны связать все города и континенты планеты.
Для создания магистральной квантовой линии необходимы два оптоволоконных кабеля. По одному передаются пакеты информации, зашифрованной классическими средствами криптографической защиты. Другой используется для передачи кубитов. В крупных городах размещаются опорные узлы квантовой сети, где и происходит подключение локальных потребителей услуг.
В квантовых каналах связи нельзя использовать усилители сигнала, поскольку они неизбежно искажают квантовые состояния кубитов, поэтому между опорными узлами через каждые 30–80 км устанавливают промежуточные узлы. В них размещают комплекты квантовой криптографической системы генерации и распределения ключей, которые обеспечивают безопасную передачу квантовой информации.
В квантовых каналах связи нельзя использовать усилители сигнала, поскольку они неизбежно искажают квантовые состояния кубитов, поэтому между опорными узлами через каждые 30-80 км устанавливают промежуточные узлы.
Такая структура квантовой сети гарантирует 100%-ную безопасность передачи данных, а также стабильность и высокую скорость создания и передачи квантовых ключей. Этот подход, ставший де-факто мировым индустриальным стандартом, называется методом доверенных промежуточных узлов.
Со временем магистральная квантовая сеть охватит многие города страны
В июне 2021 года в России был построен пилотный участок магистральной квантовой сети между Москвой и Санкт-Петербургом протяженностью 700 км. На тот момент это была самая крупная квантовая сеть в Европе и вторая по величине в мире. Проектированием и созданием пилотного участка занимались РЖД совместно с Университетом ИТМО и компаниями «СМАРТС-Кванттелеком», «Амикон» и Специальным технологическим центром.
Управление оборудованием МКС осуществляется удаленно из Центра управления и мониторинга (ЦУМ) РЖД.
Управление оборудованием МКС осуществляется удаленно из Центра управления и мониторинга (ЦУМ) РЖД.
Уже сегодня абонентами МКС, получающими квантово-защищенные ключи, могут выступать как отдельные информационные системы, так и целые сети операторов связи.
Кроме того, запланировано присоединение МКС к Межуниверситетской квантовой сети. Она соединит сеть кампуса МГУ, созданную Центром квантовых технологий и компанией «ИнфоТеКС», и квантовые сети Университета ИТМО, МИСиС, МТУСИ и других научно-образовательных центров.
В 2023 году продолжена работа по развитию инфраструктуры магистральной квантовой сети. Опережая объемы, заложенные в «дорожной карте», смонтировано 2148 км магистральной квантовой сети, что составило 3295 км общим накопительным итогом на 2023 год.
Сеть получила развитие в новых направлениях: участок Нижний Новгород – Арзамас – Казань стал логическим продолжением хода на восток, а участки Москва – Ряжск, Ряжск – Воронеж, Воронеж – Сохрановка, Сохрановка – Ростов-на-Дону и Лихая – Морозовская, Морозовская – Волгоград сформировали магистраль в южном направлении.
В 2023 году спроектированы участки и заложен фундамент развития на 2024 год по следующим направлениям: логическое продолжение южного направления от Ростова-на-Дону до Сочи; дальнейшее движение на восток от Казани, через Пермь, до Екатеринбурга и Полевского; и от Казани до Челябинска, включая узлы в таких крупных городах, как Самара и Уфа. Кроме того, будет построен участок из Самары в Саратов. По итогам 2024 года протяженность магистральной квантовой сети достигнет 7000 км.
Фото: Shutterstock/FOTODOM
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД»
