РЖД планирует вложить в развитие квантовых технологий в России 24,7 млрд руб., из которых 12,9 млрд руб. будут взяты из бюджета России, 5,3 млрд руб. затратит сама РЖД, а 6,5 млрд руб. будут привлечены из внебюджетных источников. Часть средств пойдет на построение квантовой сети для безопасной передачи данных.

Миллиарды в безопасную передачу данных

ОАО "Российские железные дороги" (РЖД) затратит 24,7 млрд руб. на развитие в России квантовых коммуникаций. В рамках этого компания планирует построить сеть, нацеленную на максимально защищенную передачу данных.

В 24,7 млрд руб., как указано в проекте "дорожной карты" РЖД, направленной на рассмотрение в Минкомсвязи России, входят средства самой РЖД в размере 5,3 млрд руб. Еще 6,5 млрд руб. составят внебюджетные инвестиции, а оставшиеся 12,9 млрд руб - это бюджетные деньги.

О стремлении РЖД заняться строительством в России квантовых сетей с шифрованием данных стало известно в июле 2019 г. после подписания соглашения о намерениях между компанией и Правительством России. Цель соглашения заключалась в ускорении технологического развития и достижения Россией позиции одного из лидеров на глобальных технологических рынках в сфере квантовых коммуникаций. Церемония подписания проходила в Кремле в присутствии Президента России Владимира Путина. Документ подписали заместитель председателя Правительства России Максим Акимов и генеральный директор - председатель правления РЖД Олег Белозеров.

Развитие квантовых сетей РЖД

Построением квантовых сетей в РЖД займется специально созданный департамент квантовых коммуникаций. Как сообщал CNews, основная цель нового отдела заключается в повышении эффективности бизнес-процессов РЖД, безопасности железнодорожного транспорта, а также наращивание эффективности использования инфраструктуры российской железнодорожной сети.

Согласно проекту "дорожной карты" РЖД, часть средств будет потрачена на квантовую сеть для 1000 абонентов, которая будет построена к 2024 г. По данным "Коммерсанта", в дальнейшем эта сеть будет предоставляться в аренду компаниям, интересующиеся средствами передачи данных, информацию в которых невозможно перехватить. В будущем на эту технологию могут обратить внимание госорганы, а также финансовые организации, в том числе банки.

По плану компании, российский рынок квантовых коммуникаций начнет формироваться именно в 2020 г., и к 2024 г. он должен вырасти как минимум до 55 млрд руб. К этому моменту он должен занять 8% мирового рынка квантовых сетей.

Сама квантовая сеть будет базироваться на магистральных оптоволоконных каналах РЖД, и к 2024 г. ее суммарная протяженность составит 10 тыс. км. Коммерциализация сети начнется до конца 2021 г.

В "дорожной карте" РЖД упомянут оператор связи "Ростелеком". Он входит в перечень ответственных исполнителей по организации национальных магистральных каналов квантовой коммуникации. Оператор заинтересован в использовании квантового шифрования для защиты собственных магистральных каналов.

Принцип действия квантовых сетей

Квантовые коммуникации обеспечивают безопасную передачу данных на большие расстояния за счет эксплуатации алгоритмов квантовой криптографии. Сами данные передаются по оптоволокну фотонами света и защищаются от перехвата при помощи алгоритма квантового распределения ключей.

Под этим алгоритмом подразумевается создание двух произвольных ключей, по одному для каждой из сторон передачи информации, и выработку общего произвольного ключа, необходимого для шифровки и дешифровки передаваемых данных фотонах. Общий ключ известен только "собеседникам", что исключает возможность несанкционированного перехвата.

В случае осуществления попытки несанкционированного получения доступа к передаваемой информации без ключа дешифровки сами данные будут искажены, поскольку измерение квантового состояния фотона невозможно без внесения в него изменений. На этом принципе и основана квантовая криптография, впервые представленная в 1970 г.

Квантовые технологии России

РЖД - не единственная компания, которая занимается квантовыми технологиями. В частности, в их развитии заинтересованы Росатом и Ростех, тоже заключившие соглашение с Правительством России - они начнут работу по направлениям "Квантовые вычисления" и "Квантовые сенсоры".

Росатому дополнительно досталось еще одно направление - "Технологии создания новых материалов и веществ". Ростех, в свою очередь, получил следующие дополнительные направления деятельности: "Технологии распределенного реестра" и "Новые поколения узкополосной беспроводной связи для интернета вещей и связи ближнего и среднего радиуса действия".

Стоит отметить, что над квантовыми сетями в России работают и другие компании. Как пишет "Коммерсант" компания СМАРТС, ранее владевшая активами сотовой связи в Поволжье, получила грант Российского фонда развития информационных технологий в размере 87 млн руб. на строительство магистральной квантовой сети от Самары до Сызрани. Гендиректор компании Елена Бибикова отметила, что строительство сери будет завершено до конца 2020 г.

Квантовые технологии в других компаниях

В России широко известны разработки систем квантовой связи "Российского квантового центра" (РКЦ), основанного в 2010 г. по инициативе двух выпускников МФТИ - Сергея Белоусова, создателя компаний Parallels и Acronis, и профессора Гарвардского университета Михаила Лукина. Работу в этом направлении центр ведет с 2014 г.

Проект был запущен при содействии Газпромбанка и Министерства образования и науки России при общей сумме инвестиций в размере 450 млн руб. Специально для работы над проектом была основана компания Qrate, директором которой стал Юрий Курочкин. В научной части проектом руководит профессор Александр Львовский.

В июне 2016 г. сотрудники РКЦ соединили квантовой связью два здания Газпромбанка в Москве. Аппаратной основой для внедрения квантовой защиты послужил стандартный оптоволоконный кабель. Длина линии составила 30,6 км, она протянулась от Коровьего вала до Новых Черемушек. Передача ключа оказывалась ошибочной всего в 5% случаев, что доказало возможность использования квантовой защиты в существующей инфраструктуре.

В мае 2017 г. специалистам РКЦ впервые в России удалось создать многоузловую гетерогенную квантовую сеть передачи данных. В ходе эксперимента была решена одна из проблем, возникающая при переносе лабораторных методов квантовой защиты в условия реальной инфраструктуры - ученые смогли применить одновременно два метода шифрования данных в одной сети.

Построенная исследователями сеть включала в себя три узла и два квантовых канала длиной 30 км и 15 км соответственно. На одном участке сети информация шифровалась путем поляризации фотонов, во втором была задействована их фаза. Метод кодирования с помощью поляризации был разработан в РКЦ.