Алексей Алексеев: о сути квантового распределения ключей как технологии будущего

Развитие квантовых технологий постепенно становится приоритетной задачей как для профильного бизнеса, так и для властей. Связано с это с ростом числа кибератак на, казалось бы, суперзащищенные каналы связи. Прогресс есть. На днях, например, российские ученые провели успешное испытание отечественного программного продукта, который предназначен для защиты от злоумышленников, использующих в своей деятельности квантовые компьютеры. Параллельно федеральные структуры активно строят квантовые магистральные сети по всей стране, которые, в числе прочего, позволят надежнее защитить критическую информацию от утечек. Технологии завтрашнего дня обозреватель Business FM Петербург Максим Тихонов обсудил с гендиректором компании «СМАРТС-Кванттелеком» Алексеем Алексеевым.

Максим Тихонов: В чём суть квантового распределения ключей и почему эту технологию называют технологией будущего?

Алексей Алексеев: Распределение ключей и системы выработки ключей относятся к системам криптографии. Два слова о том, что это такое.

Криптография — это, прежде всего очень широкая и специфическая область, которая связана с защитой шифрования данных. Также она занимается созданием инструментов и систем, которые позволяют защищать информацию, передаваемую различными каналами связи.

Квантовое распределение — это система или квантовые протоколы, которые рождаются на основе базовых физических принципов.

Из классических теорий криптографии шифрования мы выделяем две стороны: отправитель и получатель зашифрованных данных. И для того, чтобы осуществить процесс передачи, нужен цифровой ключ. Бывает симметричное и асимметричное шифрование. Эти ключи квантовые, так как рождаются за счёт физических принципов. Они образуются сразу с двух сторон, когда от отправителя к получателю с помощью лазерных сигналов по волокну отправляются однофотонные импульсы.

Эта уникальная, серьёзная, интересная технология строится на теории квантовой физики, в которой есть понятие корпускулярно-волнового дуализма: когда свет, с одной стороны, электромагнитная волна, а с другой, частица — фотон.

Максим Тихонов: Как квантовое распределение ключей выглядело в недавнем прошлом и насколько значимы произошедшие изменения?

Алексей Алексеев: Вся эта область развивается достаточно динамично. Первые образцы систем и у нас, и за рубежом появились примерно 15-20 лет назад.

Сначала они, как и любые разработки, появились в виде лабораторного стенда, где группа разработчиков пытается апробировать свою теоретическую модель. Точно также происходило в нашей стране, когда первые прототипы рождались в лабораториях определённых университетов. Это было похоже на научные установки, на которых работали и тренировались студенты.

Потихоньку эти разработки преобразовались в более серьёзные системы в виде аппаратуры, которая подразумевала промышленное исполнение. Все коллективы в нашей стране в том или ином виде проходят этот путь. Например, мы начинали в университете ИТМО. И за 10-15 лет работы команды мы существенно трансформировали эту технологию. Последние два года активно реализуются проекты, в которых применяются системы, прошедшие сертификацию как промышленное исполнение. Это программные аппаратные комплексы, устройства, которые устанавливаются в телекоммуникационные ЦОДы, стойки. Они применяются для осуществления защиты шифрования всего трафика в каналах связи.

Максим Тихонов: Что сейчас происходит с компонентной базой в нашей стране? И какие задачи сегодня стоят перед профильным бизнесом?

Алексей Алексеев: Это больной вопрос. Аппаратура и технологии не стоят на месте. Сегодня в режиме текущих политических состояний существуют определённые сложности.

Они связаны с тем, что по старым добрым традициям учёные и разработчики много лет закупали аппаратуру и компонентную базу за рубежом. Этим временам пришёл конец. Что с этим делать? Многие решают этот вопрос несколькими путями: либо ищут альтернативные маршруты компонентной базы, либо реализуют проекты по созданию альтернативных отечественных решений.

В том числе, с подачи Минпромторга и прочих государственных структур. Мы не исключение. Сегодня мы существенно увеличили процент импортозамещённости. Однако до сих пор остаются зарубежные вещи, которые пока в процессе разработки. Мы к этому двигаемся.

Максим Тихонов: Важно, что этот процесс идёт.

Алексей Алексеев: Он идёт. Но есть проблема. Конечно, сейчас делается многое. Но не хватает, например, специальной промышленной химии. Нет многих вещей, без которых сложно добиться полноценной цепочки. Посмотрим, что будет дальше. Мы в любом случае не останавливаемся.

Максим Тихонов: На каком этапе сейчас находится создание квантовых магистральных сетей? Каковы их перспективы?

Алексей Алексеев:

Квантовые сети уже не первый год активно реализуются в России в рамках федеральной программы. Существует дорожная карта развития квантовых коммуникаций. Также определено, что реализует эту карту и управляет ей государственная компания «Российские железные дороги».

Наша корпорация тоже принимает в этом активное участие. Проекты по созданию квантовых сетей находятся в активной фазе. За последние четыре года квантовые сети строились и формировались между федеральными городами. Сегодня экспериментально в постоянную эксплуатацию вводится сеть между Петербургом и Казанью длинной практически 2000 километров. Плюс строятся ещё несколько веток. Государство и «Российские железные дороги» вкладывает деньги и определённые ресурсы, формируют центры компетенции, нанимают людей. Благодаря этому строится и развивается инфраструктура вдоль российских железных дорог.

Оборудование покупается, запускается, тестируется и сертифицируется. Благодаря этим решениям появились в центры компетенций.

Максим Тихонов: Какие программные и непрограммные решения для построения квантовых сетей сегодня в тренде? Насколько высока конкуренция на рынке?

Алексей Алексеев: Могу сказать, что рынок, только формируется. По большому счёту конкуренции немного, потому что сейчас в стране не так много команд, которые этим занимаются.

Есть понимание, что в ближайшие годы ключевые игроки будут обладать необходимыми сертификатами на промышленное исполнение аппаратуры. Это приведёт к появлению существенных возможностей для апробации этой технологии с потенциальными потребителями.

А потребители могут быть самые разные. Это могут быть госкорпорации, которые в соответствии с растущими требованиями по защите информации усиливают свою критическую инфраструктуру и начинают применять такого рода технологии. А частные коммерческие организации, у которых есть дочерние подразделения по всей стране, объединяются в единую информационную систему, которую необходимо закрывать на уровне шифрования. На днях попалась интересная статья о том, что группа китайских разработчиков при помощи квантового компьютера продемонстрировала несколько тестов измерений и расшифровала ключевые гостированные протоколы шифрования данных. По сути они их взломали. Это говорит о том, что технологии квантовых коммуникаций могут быть очень эффективны и целесообразны, когда появляются мощнейшие супервычислители, которые могут эффективнее просчитывать, взламывать, дешифровывать существующие передовые алгоритмы закрытия данных.

Появление серьёзных, больших, мощных квантовых компьютеров — это важный триггер. Сейчас появляется существенная угроза, что классическая криптография вместе с существующими гостированными протоколами, технологиями и аппаратурой может оказаться более уязвимой.

Максим Тихонов: Вы упомянули, что принимаете участие в развитии этой инфраструктуры. Можете привести пару примеров ваших проектов?

Алексей Алексеев: Я уже упомянул наше участие в строительстве участков квантовой сети между Петербургом и Казанью. На протяжении всей сети, большого количества узлов промежуточной связи, стоит наша квантовая аппаратура. Система ККС ВРК по квантовому распределению вместе с нашими партнёрами, компанией «Амикон», уже используется заказчиком.

Мы ожидаем, что в этом году она будет полностью сертифицирована: будет получено заключение, после которого заказчик аттестует все сети в соответствии с законодательством. Тогда это будет полноценная инфраструктура, которую можно использовать для передачи данных в соответствии со всеми требованиями.

Эти данные будут либо использоваться самим заказчиком, либо какими-то третьими организациями, которые будут использовать их на коммерческой основе.