Казанский квантовый центр Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева – КАИ (ККЦ КНИТУ-КАИ) совместно с компаниями «Ростелеком» и «Таттелеком» успешно обеспечил обмен квантовыми ключами шифрования на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) протяженностью 143 километра, что является мировым рекордом в настоящее время для действующих коммерческих сетей связи. Ранее, в 2018 году, подобная технология тестировалась компанией «Ростелеком» на ВОЛС протяженностью 58 километров.

В Татарстане тестовая ВОЛС соединила лабораторию Практической квантовой криптографии ККЦ КНИТУ-КАИ с узлом связи «Ростелекома» в Апастово. В тестировании были задействованы магистральные сети двух независимых операторов связи – «Ростелекома» и «Таттелекома», что важно для практического внедрения квантовых коммуникаций.

Одна из сложнейших технических задач – это обеспечение передачи квантовых ключей на длительные расстояния в волоконно-оптических линиях. Испытываемый прототип комплекса передачи и приема данных с гибридной квантово-классической защитой, разработан в КНИТУ-КАИ и поддерживает передачу квантовых ключей на большие расстояния. Он включает систему квантового распределения ключей на боковых частотах, криптомаршрутизатор и высокоэффективный детектор одиночных фотонов производства российской компании «СКОНТЕЛ». В качестве исходной системы квантовой рассылки ключа использовалась разработка Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО).

При тестировании работы криптомаршрутизатора были организованы сеансы видеоконференции между двумя узлами связи на расстоянии 143 километра с оптическими потерями в канале 37 дБ. Для обмена ключами шифрования использовался поток одиночных фотонов, в квантовые состояния которых записывалась классическая информация. Квантовая рассылка ключей проходила при частоте смены фазы модуляции 100 МГц со средним количеством фотонов 0,2 на один такт модуляции. Среднее значение скорости генерации квантовых ключей в канале позволяло менять 256-битный ключ шифрования до двух раз в минуту.

Эксперты считают, что квантовые коммуникации обеспечивают наивысшую из существующих на сегодня степень защиты передачи данных по ВОЛС. Технология основана на использовании фундаментальных законов квантовой физики, которые невозможно обойти. Для обмена ключами шифрования в технологии используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается их «прочитать». Любая попытка перехвата будет тут же обнаружена и предотвращена.

«Реализованная технология квантовых коммуникации позволяет достигать наивысший, из известных на сегодня способов, уровень защиты передачи данных по оптическим волокнам на расстояния больше 100 км, что обеспечивается непосредственным использованием фундаментальных законов квантовой физики», – сообщил директор ККЦ КНИТУ-КАИ Сергей Моисеев.

Справка

Казанский квантовый центр был открыт в сентябре 2014 года. В качестве соучредителей Казанского квантового центра выступили ректор КНИТУ-КАИ проф. А. Х. Гильмутдинов и Председатель попечительского совета РКЦ С.М. Белоусов.

В настоящее время в ККЦ созданы и укомплектованы базовым экспериментальным оборудованием три оптические лаборатории центра: Лаборатория квантовой памяти и коммуникаций (зав. лаб. и директор ККЦ Сергей Андреевич Моисеев, д.ф.-м.н., профессор КНИТУ-КАИ); Лаборатория фотоники и волоконной квантовой оптики (по совместительству лабораторией руководит зав. лаб. РКЦ Алексей Михайлович Желтиков, профессор МГУ). Лаборатория практической квантовой криптографии (зав. лаб. Артур Викторович Глейм, к. т. н.).

Лаборатории центра работают в едином большом направлении – это проведение фундаментальных и прикладных исследований, посвященных получению новых знаний в области квантовой физики, оптики и квантовой информатики и разработке на их основе новейших квантовых информационных технологий.

* * *

ПАО «Ростелеком» – крупнейший в России провайдер цифровых услуг и решений, который присутствует во всех сегментах рынка и охватывает миллионы домохозяйств, государственных и частных организаций.

«Ростелеком» занимает лидирующие позиции на рынке услуг высокоскоростного доступа в интернет и платного телевидения. Услугами ШПД пользуется свыше 13,0 млн абонентов, платного ТВ – 10,2 млн, из них свыше 5,4 млн подключено к услуге «Интерактивное ТВ».

«Ростелеком» является лидером рынка телекоммуникационных услуг для органов государственной власти России и корпоративных пользователей всех уровней.

Компания – признанный технологический лидер в инновационных решениях в области электронного правительства, кибербезопасности, дата-центров и облачных вычислений, здравоохранения, образования, жилищно-коммунальных услуг.

«Ростелеком» возглавляет центр компетенций «Информационная инфраструктура», созданный для реализации одноименного федерального проекта в рамках национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации».

Распоряжением Правительства РФ на компанию возложены обязанности по оказанию универсальных услуг связи на территории страны, включая 148 тыс. универсальных таксофонов и строительство 14 тыс. точек доступа Wi-Fi в малых населенных пунктах с численностью от 250 до 500 жителей.