Квантовое шифрование

На первом Форуме будущих технологий «Вычисления и связь. Квантовый мир», который проходил в Москве с 9 по 14 июля, президент России Владимир Путин высоко оценил успехи ОАО «РЖД» в развитии квантовых коммуникаций.


Первые шаги

В 2019 году в рамках реализации национальной программы «Цифровая экономика РФ» правительство страны назначило ОАО «РЖД» ответственным за развитие высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации», а ГК «Росатом» было поручено развивать квантовые вычисления (разрабатывать квантовый компьютер).

О продвижении в этом направлении шла речь на Форуме будущих технологий в Москве, собравшем более 1500 российских и зарубежных участников, имеющих отношение к развитию квантовых технологий. На сессиях выступили более 100 экспертов и учёных. Форум провёл «Росконгресс» при поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ и Российской академии наук. Соорганизатором мероприятия выступило ОАО «РЖД».

На данном этапе развития магистральные квантовые коммуникации представляют собой распределение квантовых ключей шифрования данных через оптоволоконные линии связи. Ключи формируются из генерируемых лазерной установкой спутанных фотонов и не могут быть взломаны или скопированы в силу самой природы этих элементарных частиц, квантов электромагнитного излучения. Чтобы скопировать ключ, надо провести измерения фотонов. Но в квантовом мире любое измерение меняет состояние частицы, что не даёт возможности копирования. А чтобы фотоны могли преодолевать длительные расстояния, линии оборудуются специальными приборами, поддерживающими квантовый сигнал каждые 50–70 км.

Сегодня одним из направлений является создание ОАО «РЖД» наземных сетей квантовой связи.

Как сообщил на форуме генеральный директор – председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозёров, протяжённость уже построенных магистральных квантовых коммуникаций компании составляет 1150 км. Они связывают Москву, Санкт-Петербург и Нижний Новгород. До конца года протяжённость квантовых сетей вырастет до 2500 км. В 2024 году этот показатель планируется довести до 7 тыс. км, а к 2030 году – до 15 тыс. км. Всего на сети РЖД 75 тыс. км оптоволоконных линий связи, так что квантовым каналам есть куда расти.
«Нам традиционно задавали вопрос: «Где же на железной дороге кванты?» Я считаю, мы стратегически увидели очень важную задачу – это защита данных. В прошлом году объём атак на наши системы, которые мы отражали, – 277 тыс. в сутки! Мы понимаем, что в нашу информационную систему будут пытаться «забраться». Но при использовании квантовых коммуникаций два ключевых фактора на железной дороге – безопасность и надёжность – будут чётко сохранены», – отметил на форуме генеральный директор РЖД Олег Белозёров.


РЖД и МГУ выходят в космос

В рамках форума 13 июля Владимир Путин присутствовал при запуске межуниверситетской квантовой сети, связавшей МГУ и Университет Лобачевского в Нижнем Новгороде (ННГУ) благодаря подключению к магистральным квантовым коммуникациям РЖД.

В ближайших планах – присоединение к межвузовской сети ещё трёх российских вузов в Москве и Санкт-Петербурге (МТУСИ, МИСИС, ИТМО), а в перспективе – подключение университетов и научных центров Казани, Самары, Челябинска и других регионов.

Ректор МГУ Виктор Садовничий сообщил президенту страны, что сотрудничество вуза и железнодорожного холдинга выходит на околоземную орбиту: университет подписал соглашение с ОАО «РЖД» о создании космической квантовой сети. С помощью квантовых технологий ключи шифрования информации будут распределяться между низкоорбитальным космическим аппаратом и наземными терминалами, расположенными в обсерваториях.
«Железнодорожный транспорт в России имеет особое значение. Это фундаментальная базовая отрасль, на которой, как и на энергетике, строится вся экономика. И то, что она не стоит на месте, а развивается на основе новейших технологий, чрезвычайно важно. И это можно только приветствовать», – заключил Владимир Путин, выслушав сообщения о работе холдинга «РЖД».


Новый нацпроект

14 июля, открывая пленарное заседание, Владимир Путин сообщил о подготовке до конца года нового национального проекта по формированию экономики данных. Проект должен реализовываться по всем основным направлениям работы с данными, включая сбор с помощью квантовых сенсоров, передачу и развитие систем связи, инфраструктуру для вычисления и хранения, информационную безопасность.
«В том числе считаю необходимым продолжить работу над технологиями квантовых коммуникаций и квантового шифрования», – сказал Владимир Путин.

Как стало известно позже, ОАО «РЖД» станет одним из ключевых разработчиков нового национального проекта в части развития квантовой связи.


Кибербезопасный завтрак

Важной частью форума стал бизнес-завтрак ОАО «РЖД» «Использование квантовых коммуникаций для обеспечения кибербезопасности российских компаний».

На нём первый заместитель генерального директора компании «Иннопрактика» Наталья Попова отметила, что создание серийных квантовых компьютеров – это перспектива (прототип вычислительного устройства был представлен на выставке форума. Согласно планам «Росатома», появление универсального отечественного квантового компьютера ожидается к концу 2024 года. – Ред.), а создающие самую надёжную защиту данных квантовые линии уже работают.
«По этой теме мы продвинулись далеко, – подчеркнул заместитель министра цифрового развития, президент Академии криптографии России Александр Шойтов. – У нас есть технологии, собственные средства, которые могут обеспечить надёжность и эффективность защиты информации. Мы можем создавать полноценные экосистемы, в которые встроено квантовое распределение ключей, так что они будут эффективно работать для государства. И это полностью наши технологии и оборудование».

Первый заместитель генерального директора ОАО «РЖД» Сергей Кобзев сообщил, что за прошедшее время холдингом создана целая экосистема по разработке и продвижению технологий квантовых коммуникаций. Она включает около 120 предприятий, производящих приборы и измерительные комплексы, порядка 25 вузов и НИИ, ведущих научные исследования.
«В партнёрстве с компанией «РЖД» мы делаем сейчас уникальный проект. Создаём большой канал квантовой связи между Москвой и Удомлей, где расположена Калининская АЭС и крупнейший в России дата-центр. Этот запрос связан с необходимостью обеспечить высокоскоростную высокозащищённую линию связи между крупнейшими центрами концентрации данных», – рассказал вице-президент «Ростелекома» Игорь Ляпунов.

В ОАО «РЖД» думают и о кадровом обеспечении новой отрасли. При помощи профильных учёных и экспертов здесь предполагают, что к 2030 году потребуется более 1,3 тыс. специалистов в квантовых коммуникациях с профильным высшим образованием и более 7 тыс. – со средним профобразованием. Чтобы обеспечить себя кадровым ресурсом в будущем, компания участвует в разработке профессиональных стандартов в области квантовых коммуникаций, обеспечивающих необходимый уровень требований при подготовке персонала.

Александр Зубов