Подписаться
Читать в телеграм
Перспективы квантовых технологий.
Способы построения сетей квантового распределения ключей (КРК).
24 января в Москве прошел первый всероссийский форум «Доверенные квантовые технологии и коммуникации». Цель мероприятия — консолидация академического сообщества и бизнеса для внедрения в производство квантовых технологий. Участники — разработчики, представители научного сообщества и ведущие игроки рынка — обсудили перспективы развития направления в России.
Сегодня мы сфокусируемся на одной из самых интересных частей форума — сессии «Квантовый прорыв, или Новые контуры цифровой безопасности».
Безопасность будущего
Сессию открыл Михаил Корягин, заместитель руководителя проектного офиса по реализации национальной программы «Цифровая Экономика». Спикер выступил с докладом «Дорожная карта развития сквозной цифровой технологии».
Михаил отметил, что всестороннее развитие квантовых технологий окажет положительный эффект на экономику страны, поможет улучшить ее структуру и повысить индекс цифровизации. При этом рост квантовых вычислений несет за собой и новые риски.
«В последние годы мы наблюдаем стремительный прогресс в области квантовых вычислений. В 2020 г. IBM анонсировала достаточно мощный квантовый компьютер, Китай тоже активно развивает направление. Но реализация подобных решений создает риски для существующих криптографических алгоритмов и ИБ-протоколов. Причем эти угрозы могут перейти из разряда гипотетических в “актуальные” уже в горизонте 2–3 лет. К счастью, их можно устранить за счет тех же квантовых технологий. Соответственно, одной из ключевых предпосылок для активного развертывания квантовых сетей можно назвать задачу по нивелированию новых угроз», — добавил Михаил Корягин.
Сегодня в этом направлении работают США, Европа, Китай, ЮАР, Корея и, конечно, Россия. В нашей стране запущена масштабная программа развития квантовых сетей, в которой участвуют государственные и коммерческие организации, а также ведущие вузы.
Осенью дорожная карты программы была актуализирована. Среди целевых показателей, обозначенных в roadmap, можно, к примеру, выделить протяженность квантовых сетей: около 2500 км к 2023 г. и более 7000 км к 2024 г. Также в дорожной карте закреплено финансирование проекта. Общий объем по квантовым вычислениям — порядка 24 млрд. руб., по квантовым коммуникациям — около 23 млрд. руб.
По словам спикера, для реализации программы потребуются колоссальные ресурсы и компетенции разработчиков и ученых, но в дальнейшем это позволит России сформировать современные технологичные продукты и выйти с ними на международный рынок.
Юрий Миронов, начальник научно-исследовательского отдела «Квантовый центр» МТУСИ, выступил на сессии с докладом «Спутниковое КРК. Оптимальная длина волны». Спикер рассказал о спутниках — системах квантового распределения ключей — и детально разобрал кейс китайских ученых, которые несколько лет назад реализовали подобный проект.
Дискуссию продолжил Игорь Павлов, заместитель директора Центра компетенций НТИ по направлению «Квантовые коммуникации» НИТУ «МИСИС». В своем выступлении спикер рассказал о перспективах построения городских квантовых сетей.
Квантовая сеть — сложная многоуровневая структура. Ее первый слой — сеть квантового распределения ключей и соединения в рамках этой сети. Следом идут уровень управления ключами и коммуникационный уровень. Последний с точки зрения пользователя и представляет собой канал передачи данных, защищенных с помощью криптографических ключей. По словам спикера, существует три подхода к построению сетей КРК. Это схемы с оптическим переключателем, доверенными узлами и топологией звезда.
«Для построения городских квантовых сетей лучше всего подходит схема с переключателем. Но возникает вопрос: кто будет владеть этими системами? Если организация строит собственную сеть, проблем не возникнет — она сама установит и будет эксплуатировать оборудование. Если же компания хочет пользоваться услугами стороннего оператора, у которого находится приемник, ей нужно полностью доверять партнеру, а это очевидные риски с точки зрения ИБ, — отметил Игорь Павлов. — В качестве альтернативы можно рассмотреть детектер-независимую систему квантового распределения ключей. В этом случае по периметру сети устанавливается множество передатчиков, приемник коммутирует их, но не получает квантового ключа. Проще говоря, устройство не знает, какие данные отправляют передатчики, а видит и объявляет им только результат взаимодействия сигналов. Таким образом можно построить более надежную с точки зрения ИБ городскую сеть. Большинство атак, очевидно, будет производиться на детекторы, но в данном случае мы можем не делать их доверенными элементами сетей».
В результате можно представить, как будут работать операторы квантовых сетей в ближайшем будущем. Пользователи арендуют время работы системы, а оператор соединяет необходимые сети с помощью своего узла. При этом детектор — приемный центральный узел оператора — находится сразу в нескольких квантовых сетях, но не обладает информацией о ключах, поэтому с точки зрения ИБ схема безопасна. Подобные решения, к примеру, можно использовать при реализации системы беспилотного городского транспорта. Передатчики можно разместить прямо в автомобилях, а ключи выдавать во время зарядки. В подобных проектах квантовая защита данных будет просто необходима, потому что взлом беспилотной машины может привести к намного более серьезным последствиям, чем в случае с обычным телефоном или компьютером.
