Что такое квантовые коммуникации, их преимущества
В квантовых коммуникациях ключ шифрования случаен и генерируется во время физического процесса. Носитель информации один: квант света (фотон), который можно отправлять по спутниковым каналам связи и оптоволоконным сетям. Если кто-то попытается перехватить фотон, то внесет ошибку в систему связи и будет обнаружен.
Поэтому главная особенность квантовых коммуникаций — возможность построить защищенные системы связи. Неизменность и достоверность информации, которая передается по ним, гарантируется физическими принципами, а не математическими алгоритмами.
Мировые лидеры по развитию квантовых коммуникаций
После утечек информации Эдварда Сноудена в 2013 году Председатель КНР Си Цзиньпин поставил в приоритет развитие квантовой связи для защиты государственных секретов. С тех пор Китай стремительно движется вперед и укрепляет свое лидерство в глобальной гонке за безопасные коммуникации.
Для этого страна реализовала несколько амбициозных проектов в этой сфере. Так, в 2016 году Китай запустил первый в мире квантовый спутник "Мо-цзы", который обошелся Китайской академии наук почти в 100 млн долларов. Серия удачных экспериментов показала, что расходы полностью оправдались. Спутник продемонстрировал потенциал создания глобального квантового интернета, который будет использовать квантовые технологии для передачи информации более безопасным, чем сегодня, способом.
В сентябре 2017 года в Китае открыли первую и самую длинную в мире магистральную квантовую линию "Пекин — Шанхай". Ее протяженность более 1900 км.
В 2022 году китайцы запустили спутник квантовой связи нового поколения "Цзинань-1". Аппарат "Мо-цзы" не мог работать днем из-за помех со стороны Солнца. Новый спутник функционирует в любое время суток, вне зависимости от погоды. В будущем Китай планирует вывести еще несколько подобных аппаратов, чтобы создать глобальную квантовую сеть минимум для 100 абонентов из любых уголков Земли. Тогда он станет первой страной с абсолютно защищенными глобальными коммуникациями.
В 2023 году Китай объявил о создании квантовой сети общей протяженностью 4600 км. Она объединит 700 оптических сегментов и две станции космической связи. Подобные сети развертываются в Индии, США, Японии и в других странах.
А уже в сентябре 2024 года аналитический центр Information Technology & Innovation Foundation (ITIF) опубликовал отчет "Насколько инновационен Китай в квантовой сфере?", в котором констатировал, что Китай лидирует в области квантовых коммуникаций. США же сохраняют превосходство в квантовых вычислениях.
Помимо Китая, заметные успехи в области квантовых коммуникациях демонстрируют европейцы, японцы и корейцы.
В 2022 году японская корпорация Toshiba выпустила первое устройство квантового распределения ключей со скоростью 300 кбит/с.
В Южной Корее и в Европе ведутся работы по созданию квантовых сетей. В июле 2023 года инженер лаборатории квантовых коммуникаций ИТМО Алексей Сантьев рассказал, что корейцы запустили национальную сеть, и ее первыми пользователями стали 48 государственных министерств и учреждений. Однако когда именно был запущен проект, не уточняется. В ряде СМИ сообщается, что в Южной Корее планируют создать квантовую сеть протяженностью две тысячи километров к 2025 году.
Также в 2023 году Еврокомиссия заявила, что начинает реализацию проекта по созданию квантовой сети EuroQCI, которая объединит 27 стран Европейского союза. Завершить строительство инфраструктуры планируется к 2030 году.
В целом среднегодовой темп роста квантовых коммуникаций на мировом рынке составляет более 30%. Такая динамика связана со строительством магистральных сетей квантовых коммуникаций, созданием систем квантового распределения ключей (КРК) и сервисов на их основе в Китае, России, США, Великобритании, Южной Корее и др.
Россия также является одним из лидеров развития квантовых коммуникаций. Доля страны на глобальном рынке составляет порядка 9%. По общей протяженности квантовых сетей страна находится на втором месте с показателем свыше 1 тыс. км.
Развитие квантовых коммуникаций в России
В 2017 году "Сбербанк" и Российский квантовый центр (РКЦ) запустили первую линию связи длиной около 25 км с квантовой защитой между двумя московскими офисами банка, расположенными на ул. Вавилова и ул. Большой Андроньевской в Москве.
В 2019 году АО "Российские железные дороги" подписали соглашение с правительством о развитии квантовых коммуникаций. Через год была утверждена дорожная карта отрасли. Согласно ей, до 2024 года протяженность российских квантовых сетей должна была превысить 7 тыс. км и соединить города с использованием линий связи РЖД.
"Российские железные дороги" стали ответственной стороной в квантовых коммуникациях, так как в распоряжении компании порядка 80 тыс. км волоконно-оптических линий и больше 30 тыс. узлов сети передачи данных, а также разветвленная сеть информационно-вычислительных центров. Все это необходимо, чтобы защитить железные дороги, которые являются стратегическим объектом.
В 2021 году в стране построили пилотный участок магистральной квантовой сети между Москвой и Санкт-Петербургом. Его протяженность составила 700 км. Сейчас ведется работа по строительству следующих сегментов. Планируется, что к 2030 году общая протяженность квантовых сетей в стране достигнет 15 тыс. км.
В 2022 году ФСБ России выдало первый сертификат на квантовое средство криптографической защиты информации (СКЗИ) квантового распределения ключей ViPNet QSS компании ИнфоТеКС. В том же году утвердили первый профессиональный стандарт для специалистов в сфере квантовых технологий — "Специалист по монтажу и технической эксплуатации квантовых сетей". Его разработали специалисты ОАО "РЖД" совместно с АНО "Центр обеспечения цифровой трансформации".
В целом, в 2022 году рынок квантовых коммуникаций в России составил около 2 млрд рублей. Основным драйвером развития выступили строительство и эксплуатация тестовых магистральных и городских квантовых оптоволоконных сетей связи. Более 90% сделок пришлось на продажи устройств и элементов инфраструктуры. Аналогичных данных за 2023 год пока нет, но, очевидно, объем рынка продолжает расти.
В российских пилотных проектах по-прежнему активно участвуют: телекоммуникационные компании ("Ростелеком", "Транстелеком"), поставщики оборудования ("ИнфоТеКС", "КВАНТ-ТЕЛЕКОМ", "Код безопасности", "КуРэйт" и пр.), научно-исследовательские организации (МГУ, МИСиС и пр.), представители индустрии (РЖД, аэропорт Шереметьево, Газпромбанк, Сбер и другие).
Ключевой проблемой в развитии квантовых коммуникаций в России, по мнению федеральных экспертов, остается недостаточный интерес к квантовым коммуникациям со стороны бизнеса, который ограничивается банковской и научной сферами. Основным инвестором выступают государственные органы власти. Однако такой дефицит внимания существует во многих странах.