Как известно, одна из проблем цифровых коммуникаций - это защита информации от взлома злоумышленников. Если классическому суперкомпьютеру для такой атаки требовались бы миллионы лет вычислений, то квантовому компьютеру достаточно двадцати часов.
Традиционная криптография для защиты информации использует математические алгоритмы, квантовая базируется на законах квантовой физики. Если информация закодирована в одиночные кванты, то ее невозможно незаметно считать. Это дает возможность передавать криптографические ключи. Но такие системы передачи имеют серьезные ограничения. Например, из-за ослабления оптического сигнала в волокне, по которому передаются фотоны, необходимо устанавливать промежуточные узлы.
Чтобы решить проблему квантовых коммуникаций между разными континентами, китайские ученые в 2016 году стали работать со спутником "Мо-цзы". Например, они уже показали квантовую защиту видеоконференции между Пекином и Веной.
Команда российских ученых из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра (РКЦ), компании "КуСпэйс Технологии" начали работать со спутником "Мо-цзы" в 2019 году. Был проведен ряд экспериментов, который позволил реализовать квантовое распределение ключей на расстоянии 3800 км: между наземными станциями в Звенигороде и Наньшане.
"Передача ключей через спутник в открытом космическом пространстве, где нет ничего, что могло бы существенно поглотить или рассеять свет, представляет собой значительное преимущество и позволяет передавать ключи в любую точку Земли эффективнее, чем по оптоволокну", - говорит соавтор исследования, младший научный сотрудник РКЦ Александр Хмелев.
По словам директора Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексея Федорова, спутниковая квантовая криптография открывает принципиально новые возможности по защите данных объектов, находящихся на большом расстоянии, например, между удаленными месторождениями полезных ископаемых или для связи ледоколов.
Напомним, летом 2023 года с космодрома "Восточный" был запущен прототип квантового спутника, малый космический аппарат "Импульс-1", разработанный НИТУ МИСИС и компанией "КуСпэйс Технологии", на котором находится оборудование, позволяющее тестировать передачу информации по лазерному каналу связи. Спутник с таким функционалом запущен в России впервые. Сеансы связи проходят в штатном режиме.
В России и в мире промышленные системы квантовой криптографии уже тестируются крупными банками и телекоммуникационными компаниями. Например, пилотный проект в этой сфере реализовали Росатом и Ростелеком. Инфраструктура квантовых коммуникаций строится при поддержке Дорожной карты РЖД. Есть на этом рынке и частные компании, например, в этой сфере работает компания "КуРэйт", основанная при поддержке Российского квантового центра. По различными оценкам в мире рынок квантовой криптографии будет расти в среднем почти на 40% в год.