Магистральная квантовая сеть в России: инфраструктура для коммуникаций нового поколения

Что такое магистральная квантовая сеть и как реализуются проекты по ее развертыванию в России.


Что такое магистральная квантовая сеть (МКС)?

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.

Как устроена магистральная квантовая сеть?

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.

Магистральная квантовая сеть в России

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

Компании



Связанные статьи
РЖД ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД» Реклама
Рекламодатель: ОАО "РЖД"

erir:2SDnjdhZVvG