РЖД внедряет квантовую сеть. Нужны специалисты

Диаграмма протокола BB84: поляризованный фотон передается от Алисы по незащищенному квантовому каналу и перехватывается Бобом, в то время как Ева пытается подслушать канал передачи данных. Источник: Википедия ^[1]

ОАО «Российские железные дороги» (РЖД) создаёт департамент квантовых коммуникаций, сообщил ^[2] представитель компании.

Базовая ИТ-инфраструктура компании РЖД включает свыше 70 000 км магистральных волоконно-оптических линий связи. Для строительства квантовой сети нужны так называемые доверенные узлы. Их нужно ставить каждые 100 км, поскольку передаваемый сигнал затухает и его нужно расшифровывать и зашифровывать заново. Эксперты говорят, что у РЖД такие доверенные узлы есть.

В прошлом месяце заключено соглашение ^[3] РЖД с правительством России о развитии квантовых коммуникаций. Соответсвующий департамент нужен для реализации плана. Начальник департамента ещё не назначен.

Цель соглашения — сделать Россию «одним из лидеров на глобальных технологических рынках в области квантовых коммуникаций».

«В качестве основного механизма реализации соглашения будет разработана дорожная карта развития технологической области квантовых коммуникаций, предусматривающая формирование научно-технологической и производственной инфраструктуры, продвижение продукции мирового уровня, в том числе на базе соответствующих отечественных технологий, и подготовка квалифицированных кадров. Для её выполнения на условиях взаимовыгодного сотрудничества будут привлекаться партнёры (производственные, научные, образовательные и иные организации), включая субъекты малого и среднего предпринимательства, — сказано в июльском сообщении РЖД ^[3]. — Развитие технологий в области квантовых коммуникаций будет строиться на принципах рыночных отношений и открытости к международному сотрудничеству при соблюдении национальных интересов».

Внедрение квантовой связи осуществляется в рамках стратегии цифровой трансформации ОАО «РЖД». Она предполагает модернизацию сетей и систем связи.

Также ОАО «РЖД» выступает одним из соучредителей ассоциации «Цифровой транспорт и логистика» в рамках программы «Цифровая экономика». Главная задача проекта — «создание и развитие на территории России единого мультимодального транспортно-логистического пространства на основе отечественных цифровых технологий, в том числе квантовых, и отечественного программного обеспечения».

Квантовые коммуникации позволяют обеспечить безопасную передачу информации. Квантовая сеть защищает передаваемые данные благодаря фундаментальным законам квантовой механики. Она допускает транспортировку квантовой информации между физически разделенными квантовыми системами. В распределённых квантовых вычислениях сетевые узлы в сети могут обрабатывать информацию, выполняя функцию квантовых вентилей. Безопасная передача данных реализуется с помощью алгоритмов квантового распределения ключей.
Система генерирует два случайных числа для обоих собеседников, и с помощью фотонов они обмениваются ими и вырабатывают общий ключ. Именно он считается надёжным, и с его помощью шифруется основной трафик.

Новый департамент вместе с научным сообществом и технологическими компаниями будет внедрять квантовые технологии передачи и защиты данных, сообщил представитель РЖД в комментарии ^[2] «Ведомостям». Цель — повысить эффективность использования инфраструктуры и безопасность железнодорожного транспорта. Сейчас РЖД «внимательно прорабатывает» перспективные направления защиты ИТ-систем, в том числе и связанных с управлением движением. РЖД готова рассматривать иностранных поставщиков технологий, однако приоритет у отечественных разработчиков, пообещал представитель госкомпании.

Квантовые коммуникации в России

В июле 2019 года президиум правкомиссии по цифровому развитию одобрил дорожную карту по развитию квантовых технологий. Её составили Российский квантовый центр и Московский институт стали и сплавов. Программа предполагает инвестиции в это направление 43 млрд руб. до 2024 года.

Квантовые коммуникации — одно из трёх направлений квантовых технологий, которое планируется развивать, наряду с квантовыми компьютерами и сенсорами. Представитель РЖД уточнил, что госкомпания будет разрабатывать для этого направления отдельную дорожную карту.

Российские компании уже тестируют квантовые коммуникации. В июне 2016 года Газпромбанк и Российский квантовый центр запустили защищённый квантовый канал связи между двумя московскими зданиями банка ^[4] на расстоянии 30 километров.

В 2017 году учёные РКЦ построили и испытали ^[5] первую в России многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных, где используются одновременно два метода кодирования информации, что позволяет приспособить квантовые методы защиты к существующим криптографическим платформам. Квантовая сеть состоит из трёх узлов и двух квантовых каналов, связанных друг с другом «доверенным повторителем».

Квантовая защищённая связь сама по себе может быть установлена только напрямую между двумя точками. Если сеть имеет сложную структуру, то «квантовые участки» сети необходимо связывать друг с другом узлами с повторителями, в которых используются «обычные» методы обработки данных: «Оба квантовых канала сети были созданы на участках обычных оптоволоконных сетей в Москве, один из них имел длину 30 километров, второй – 15 километров. На первом из участков данные кодировались с помощью поляризации фотонов, на втором — в их фазе. В ходе эксперимента скорость генерации просеянного ключа на первом участке составила 0,1 килобита в секунду, скорость генерации секретного ключа, пригодного для шифрования, — 0,02 килобита в секунду. На втором участке, основанном на фазовом методе кодирования, скорость генерации секретного ключа составила 0,1 килобита в секунду», — сказано в сообщении РКЦ ^[5].

В 2018 году тестировать квантовые технологии передачи данных начал «Ростелеком». Сбербанк в декабре 2017 года тоже тестировал квантовую линию связи протяженностью 25 км.

В этом году РКЦ, Газпромбанк, Сбербанк и PWC продемонстрировали работу первой межкорпоративной квантовой сети ^[6]. Установки квантового распределения ключа РКЦ обеспечили сеанс защищённой видеоконференцсвязи между стендами двух крупнейших банков и международной консалтинговой компании. «Поставляемое компанией QRate оборудование может стать основой для построения всероссийской многоузловой сети защищённой связи для банковской системы и госсектора», — сказано в пресс-релизе РКЦ.

Непосредственно для видеосвязи использовался оптоволоконный канал передачи данных с двухсторонним шифрованием, обеспеченным посредством криптошлюзов компании «С-Терра». Ключи для дешифрования данных передавались по отдельному оптическому каналу с помощью установок квантового распределения ключа РКЦ и QRate.

«Мы наблюдаем значительный рост интереса к проектам квантово-защищенных линий связи со стороны крупных игроков. 5 июня в Санкт-Петербурге компанией «Ростелеком» была продемонстрирована рабочая концепция квантовой сети, в которой было использовано оборудование РКЦ и Qrate, — сказал Руслан Юнусов, генеральный директор Российского квантового центра. — Мы очень рады, что крупнейший российский оператор фиксированной связи подключился к развитию этого перспективного направления. Совместная презентация работающих установок квантовой связи между узлами нескольких партнеров демонстрирует нашу готовность к созданию полноценной всероссийской сети квантового распределения ключа, которую смогут использовать все игроки рынка».

В мае 2019 года компания «Инфотекс» представила телефон с квантовой защитой линии связи стоимостью 30 млн руб ^[7]. Он защищает связь абонентов на расстоянии не более 25 км. Вероятно, аналогичное оборудование выпускают и другие компании.

ViPNet QSS Phone

Устройство ViPNet QSS Phone представляет собой стационарный IP-телефон, подключенный к клиенту квантового распределения ключей и серверу. Серийное производство первых телефонов компании стартует ближе к концу 2019 года. Компания планирует продавать свое устройство, в первую очередь, крупному бизнесу. Базовый набор аппаратуры включает один сервер и два телефона. Оборудование уже показывают и предлагают тестировать потенциальным заказчикам.

В железнодорожных перевозках системы квантового распределения ключей шифрования могут применяться, например, для целей защищённого управления перевозочным процессом, считает партнёр KPMG в России и СНГ Николай Легкодимов. По его мнению, создание профильного научно-образовательного центра поспособствует разработке отечественных решений и подготовке кадров, отсутствие которых является одной из наиболее острых проблем наукоёмких технологий.

Автор: alizar

Источник ^[8]