В подготовленном межведомственным суперкомпьютерным центром РАН исследовании рассказывается о том, как будет работать создаваемая в России межуниверситетская квантовая сеть, которая должна объединить ведущие технические вузы страны. В ряде учебных заведений уже созданы собственные сети. В научной работе проанализированы особенности используемого оборудования и отличия университетской сети от магистральной квантовой сети, которая сейчас внедряется ОАО «РЖД».
Квантовые сети призваны обеспечить сохранность данных от злоумышленников, которые с появлением квантовых компьютеров смогут взламывать существующие протоколы шифрования. В России с 2019 года создаются сети с применением технологии квантового распределения ключей, которые будут устойчивы к взлому с помощью квантовых компьютеров, пионерами в этом процессе стали именно вузы и компании, разрабатывающие оборудование для квантовых коммуникаций. В частности, сети на оборудовании «ИнфоТеКС» созданы в МГУ и ТУСУР, разработки QRate применяются в сети, объединившей МИСиС и МТУСИ, в Университете ИТМО использованы технические решения от «СМАРТС-Кванттелеком».
Межуниверситетская сеть должна стать полигоном для отработки решений для магистральной сети с квантовым распределением ключей, которая создается ОАО «РЖД». Ее протяженность должна составить 2,5 тыс. км. Некоторые участки уже введены в эксплуатацию: например, объединены сетью Санкт-Петербург, Москва, Нижний Новгород.
Магистральная квантовая сеть объединяет множество компаний, в ее работе используется большое количество разнообразного оборудования, и для его бесперебойной работы требуется решать множество нетривиальных задач.
Именно поэтому и создается межуниверситетская квантовая сеть, которая должна стать полигоном для отработки решений, которые впоследствии будут применяться на инфраструктуре, создаваемой ОАО «РЖД». Также сеть планируется использовать для подготовки специалистов в области квантовых коммуникаций.
Главная техническая особенность межуниверситетской квантовой сети – минимальные требования к защите доверенных промежуточных узлов. В магистральной сети ОАО «РЖД» применяется система защиты доверенных узлов, здесь же от таких технологий стараются отказываться как по финансовым причинам, так и для обеспечения гибкости использования. В исследовании указано, что среди вариантов рассматривается вопрос применения в межуниверситетской квантовой сети протокола MDI (Measurement-Device-Independent) КРК через недоверенные узлы.
Квантовое распределение ключей в межуниверситетской сети на первом этапе ее создания должно осуществляться через НИКС, национальную сеть науки и образования, созданную еще в 2019 году.
Ожидается, что тестовая эксплуатация межуниверситетской квантовой сети начнется уже в 2024 году, то есть вузы смогут обмениваться с ее помощью информацией. В дальнейшем сеть будет расширяться: в частности, для квантового распределения ключей предлагается применять спутниковую связь. А саму сеть планируется использовать для объединения квантовых вычислителей и сенсоров.
Кроме того, в перспективе, учитывая защищенность сетей, нельзя исключать, что с помощью линий квантовой связи у вузов – участников проекта появится возможность подключаться к мощнейшим университетским суперкомпьютерам в МГУ и МСЦ РАН.
Овсянников Алексей Павлович, ведущий научный сотрудник Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН, Москва
Шабанов Борис Михайлович, доктор технических наук, член-корреспондент РАН, директор Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН, Москва
Фото: Shutterstock/FOTODOM
Эксперты
«Передача в одном волокне квантового и «классического» сигналов позволит снизить издержки»
Наука
Оценка эффективности защиты от атаки лазерного повреждения на компоненты волоконно-оптических систем квантового распределения ключей
ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПАРТНЕР – ОАО «РЖД»
