Информацию закроют на квантовый ключ

Чем больше информации находится в электронном виде, тем актуальнее становится вопрос ее защиты. Одним из новейших методов шифрования при передаче данных является использование квантовых ключей. О том, как этот метод работает, какое у него будущее и почему квантовую защиту невозможно взломать, рассказал кандидат физико-математических наук и технический директор компании QRate Юрий Курочкин. Победить подобное подобным Ожидается, что в течение ближайших 5–7 лет на рынке появятся квантовые компьютеры, которые будут намного мощнее и производительнее современных. Одновременно с этим специалисты прогнозируют, что внедрение новых технологий поставит под угрозу конфиденциальность информации. Прежде всего это касается персональных данных, которые хранятся в банках, медицинских учреждениях, у операторов связи и других базах. Также сюда относится коммерческая тайна. Сообщения при передаче шифруются с помощью криптографических ключей. Если злоумышленники незаметно подключатся к каналу связи, они могут считать данные, но для расшифровки им потребуется ключ. Современные системы криптографии базируются на математических алгоритмах. Они достаточно сложны, поэтому мощности современных компьютеров обычно недостаточно для взлома — требуется очень много времени. Но появление квантового компьютера делает эту задачу потенциально решаемой и ставит безопасность данных под угрозу. Специалисты говорят, что даже самые сложные ключи, созданные с помощью математических методов, будут бесполезны. Поэтому требуется создать систему хранения и передачи данных, которая была бы устойчива к взлому новыми мощными машинами. Одним из решений стала разработка квантовых ключей. В этом случае защитные коды не генерируются математическими методами, а передаются физическими средствами, с помощью фотонов. В России изучением квантовой криптографии занимаются три компании, в том числе Российский квантовый центр (РКЦ). Исследования и разработки в сфере квантовой коммуникации РКЦ начал еще в 2012 году. Изначально это была лаборатория, которая занималась фундаментальной наукой. «Команда энтузиастов поставила своей задачей популяризацию квантовых технологий в обществе. Мы видели, что за квантовыми технологиями будущее», — вспоминает Юрий Курочкин. В 2015 году «Газпромбанк» году вложил в эту и другие разработки РКЦ 230 млн рублей. Взамен директор РКЦ Руслан Юнусов пообещал максимально быстро выйти на рынок. Для разработки и коммерциализации новых продуктов было решено основать дочерний стартап. Так в 2015 году появилась компания QRate, в которой Юрий занял должность технического директора. Компания так же, как и РКЦ, стала резидентом «Сколково». От теории к практике На момент основания QRate у Курочкина был почти десятилетний опыт изучения темы квантового шифрования данных. Но даже ему задача создать в короткие сроки работоспособный коммерческий продукт казалась трудновыполнимой. Над квантовым криптографом посменно работало около тридцати специалистов: физики, инженеры и программисты. В результате QRate стала первой российской компанией, презентовавшей систему компьютерного шифрования данных. В основе использования квантовых технологий для защиты данных лежат фундаментальные законы физики, в частности феномен квантовой запутанности. Согласно этим законам, создать копию фотона, который находится в неизвестном квантовом состоянии, невозможно. При этом любая попытка перехвата информации приводит к ошибкам в передаваемых данных, которые легко заметить и измерить. Таким образом, если количество ошибок при передаче ключа превысит определенный лимит, это будет означать, что доступ к информации пытались получить третьи лица. Тогда старый ключ выкидывают и подбирают новый. «По нашей технологии ключ генерируется и передается с помощью фотонов, приведенных в определенное квантовое состояние. Благодаря этому вы можете сгенерировать и передать ключ получателю и, будучи уверенными в том, что он не был перехвачен, зашифровать с его помощью передаваемое сообщение», — объясняет Юрий. Для передачи квантового ключа обеим сторонам требуются специальные устройства: лазер, который будет посылать фотоны, с одной стороны, и детектор, который будет их считывать, с другой. Первые испытания нового продукта были проведены между офисами «Газпромбанка» уже в 2016 году. После этого систему квантового шифрования ключей протестировали еще в нескольких пилотных проектах. «За полтора года после выхода из лаборатории мы продемонстрировали первую в России передачу квантового ключа на большие городские расстояния совместно со Сбербанком. А в 2019 году на Петербургском международном экономическом форуме мы вместе с компаниями Сбербанк, “Газпромбанк” и PwC продемонстрировали первую межкорпоративную квантовую сеть», — рассказывает Юрий. С помощью установок, разработанных в QRate, прошел сеанс защищенной видеосвязи между стендами двух банков и международной консалтинговой компании. Продукты и решения QRate ориентированы на компании из области энергетики, финансового сектора, транспортную и медицинскую сферу, телеком, IT и IoT. Кроме того, у компании есть разработки для образовательной и исследовательской деятельности. «Немаловажную роль играет не только безопасное распределение ключей, но и развитие науки, подготовка высококвалифицированных кадров в области квантовых коммуникаций», — убежден Юрий. Поэтому QRate разработала платформу для проведения научно-исследовательских работ, которая уже используется в МИСиС и Томском государственном университете. Взгляд в будущее За последние пять лет устройства квантовой криптографии уже вышли из лабораторий и стали использоваться в банках. Сейчас их производят швейцарские, японские, австрийские, английские и китайские компании. Несмотря на это, по мнению экспертов, у российских компаний есть экспортный потенциал. Кроме того, отечественные разработки станут единственными на внутреннем рынке, особенно в банковском и государственном секторе. Пока основная сложность передачи данных, зашифрованных квантовым ключом, упирается в несовершенство технологий. Сейчас информация передается по специальному оптоволоконному кабелю. Однако если расстояние между отправителем и получателем слишком большое, кабель поглощает фотоны, что делает передачу данных невозможной. Таким образом, обмен ключами по оптоволоконному кабелю возможен только в пределах одного города, в крайнем случае — между соседними населенными пунктами. Пока максимальное расстояние, на которое удалось передать информацию по кабелю, составляет около 300 км. На больших расстояниях потребуется устанавливать дополнительные станции и найти доверенных лиц, которые будут принимать информацию и передавать ее дальше. В этом году компания QRate приняла участие в Startup Village, который проходил онлайн в связи с пандемией коронавируса. «Это для нас новый, но интересный формат. Сейчас наблюдается рост количества виртуальных мероприятий, и тут есть над чем работать. Мы нацелены на продуктивное участие в подобных выставках и конференциях в будущем», — говорит Юрий. Сейчас QRate активно сотрудничает с центром НТИ и Фондом «Сколково». «То, что квантовые коммуникации востребованы государством и бизнес-структурами, мы наблюдаем уже сейчас, поэтому перспективы хорошие», — говорит Юрий. Также в компании планируют выход на международный рынок. Автор: Кристина Фирсова