Российская квантовая сеть
Российская квантовая сеть
Российская открытая квантовая сеть сможет передавать данные через спутник.
Квантовые коммуникации
Первая в мире открытая квантовая сеть, соединяющая лаборатории Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и МТУСИ (Московского технического университета связи и информатики), как выяснили «Известия», может быть расширена за счет добавления спутникового сегмента. Запуск космического аппарата запланирован на 2023 год. Разработчики будут использовать спутник формата CubeSat (искусственные спутники Земли, имеющие габариты 10×10×10 см при массе не более 1,33 кг). Для реализации этой идеи инженерам предстоит решить ряд сложных технических задач. Единственная аналогичная сеть с использованием спутниковой связи существует сегодня только в Китае.
«Квантовые коммуникации – одно из трех основных направлений развития современных квантовых технологий параллельно с вычислениями и сенсорами, – пояснил директор Института спектроскопии РАН Виктор Задков. – В квантовых сетях информация передается с помощью микрочастиц – фотонов света по обычным оптоволоконным линиям. В отличие от обычных систем связи, квантовые сети невозможно скрытно взломать и получить доступ к передающейся через них информации, так как любое проникновение в такие сети оставляет следы на физическом уровне».
По словам эксперта, эта технология будет востребована там, где на первый план выходят вопросы информационной безопасности. Особый интерес квантовые коммуникации представляют для систем электронного голосования, структур государственной власти, спецслужб, банков, финансовых и других организаций.
Межвузовская квантовая сеть
Открытая межвузовская квантовая сеть на базе двух университетов начала работать в середине октября 2021 года. Ее особенность заключается в том, что подключиться к этой сети и обкатать на практике свои квантовые разработки может любой желающий. Таких возможностей больше не дает ни одна квантовая сеть в мире. По задумке ученых НИТУ «МИСиС», новая сеть должна стать экосистемой, то есть средой, для которой сторонние разработчики будут создавать собственное программное обеспечение, подключать к ней свои устройства и оптоволоконные линии связи. Таким образом, в России может быстрее сформироваться массовый рынок квантовых коммуникаций, которого пока не существует.
«На наш взгляд, мировой рынок квантовых коммуникаций тормозится недостатком практических приложений, поэтому мы запускаем экосистемный подход. К нам может обратиться любая компания, научная организация или стартап, бесплатно использовать нашу сеть и предложить свой вариант ее практического применения», – заявил директор Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ «МИСиС» Юрий Курочкин.
Космическая связь
Использование для передачи квантового сигнала спутника имеет ряд преимуществ по сравнению с оптоволокном. Так, космическую связь можно использовать там, где нет наземных оптических линий. Сюда относится, например, вся поверхность Мирового океана, которую бороздят тысячи судов, нуждающихся в надежных коммуникациях, а также территории других государств, где нельзя создать наземную инфраструктуру с гарантированной безопасностью.
Специалисты уже занимаются проектированием спутника и подбором необходимых служебных систем, которые смогут реализовать жесткие требования к ориентации космического аппарата. Это необходимо, так как спутник должен посылать фотоны света точно на принимающее устройство на Земле. Ситуация осложняется тем, что еще никогда спутники формата CubeSat не использовались для решения таких задач.
«На рынке комплектующих для спутников формата CubeSat сегодня существует много предложений, но они не совсем подходят под наши требования, поэтому нам предстоит большая работа с производителями таких систем по их доводке и адаптации для решения наших задач», – заявил Юрий Курочкин.
По словам специалиста, существует несколько возможных вариантов орбит для будущего спутника, но на данный момент наиболее удобной кажется солнечно-синхронная орбита высотой 500-600 км. При ее использовании космический аппарат проходит над каждой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное время. При такой высоте спутник всегда будет находится под защитой магнитного поля Земли, что позволит использовать более дешевые комплектующие, а его срок службы составит от 3 до 5 лет.
Спутник должен получать и передавать в нужную точку на Земле единичные фотоны света, что невозможно при сильной облачности. Как технически решить эту проблему, пока неясно. Однако, как пояснил Юрий Курочкин, для эффективной работы такого канала связи по нему достаточно передавать только небольшой по объему ключ для доступа к информации. А данные большого объема могут идти по обычным открытым сетям. При этом передача ключа и его использование для чтения информации могут быть разведены во времени. Поэтому спутник может распределять ключи в любой момент, как только это позволит погода, а потом снова ожидать подходящих метеоусловий.