V RUSKU SA OBJAVÍ PRVÁ SIEŤ KVANTOVÉHO INTERNETU

V Rusku v Tatarstane je zavedená prvá viacuzlová kvantová sieť. Projekt je realizovaný vedcami kvantového centra  KNITU-KAI a univerzity ITMO na sieti operátora siete «Tattelekom».  «Izvestijam» o tom porozprávali sami vedci.  

— Je to pilotný projekt, ktorého hlavnou úlohou je — «odskúšanie v teréne»: testovanie technológie, vypracovanie mechanizmov integrácie  kvantových kanálov do existujúcej telekomunikačnej infraštruktúry a rozšírenia kvantovej siete, — objasnil vedúci Laboratória kvantovej informatiky medzinárodného inštitútu fotoniky a optoinformatiky Univerzity ITMO a laboratória praktickej kvantovej kryptografie Kazanského kvantového centra Artur Glejm — Všetko sa uskutočňuje na báze existujúcich mestkých sieťových línií. V priebehu najbližších desiatich rokov sa technológia kvantovej komunikácie stane  rovnako bežnou a užitočnou súčasťou nášho života, ako  širokopásmový internet a mobilná sieť. Zvýši sa úroveň informačnej bezpečnosti: priame útoky na kanály sietí a krádeže údajov z nich budú pre potenciálnych útočníkov nemožné.

Kvantové komunikácie — technológia siete, umožňujúca zabezpečiť vysokú úroveň ochrany prenášaných dát v optických  spojovacích sieťach. V súčasnosti môžu byť všetky údaje prenášané s pomocou obyčajných optických sietí (mobilná sieť, internet), teoreticky vystavené útoku, nakoľko sa šifrujú s pomocou špecializovaných matematických algorytmov.  Čím silnejší počítač majú útočníci  — tým je pre nich jednoduchšie prečítať šifrovací algorytmus.

Preto si vedci, pracujúci na kvantových sieťach postavili pred sebou úlohu: vypracovať systém, s pomocou ktorého je možné dosiahnuť bezpečnosť komunikácie bez vyvíjania šifrovacieho algorytmu.  

V základe kvantového šifrovania leži fyzikálny princíp, podľa ktorého stav fotónu nie je možné prečítať 2 krát, pretože po  prvom prečítaní sa stav fotónu zmení a nový pokus dá už iný výsledok. Informácia, predávaná vo forme jednofotónových laserových impulzov prostredníctvom kanálov optických sietí, je takýmto spôsobom pred  odpočúvaním ochránená.  

Pre účely realizácie kvantovej siete sa na optickú sieť  montuje osobitné zariadenie. S jeho pomocou sa generujú, kódujú, predávajú a prijímajú jednofotónové signály, prostredníctvom ktorých sa uskutočňuje ochrana predávanej informácie. Pilotný projekt v Tatarstane sa realizuje na základe pôvodných výskumov ruských vedcov. Podľa slov Artura Glejma, cena súpravy zariadenia spájajúceho dva body nateraz predstavuje okolo $100 tisíc, avšak upresnil, že s rozvojom technológie a výroby sa cena koncových riešení  podstatne zníži.

Riaditeľ Kazanského  kvantového centra KNITU-KAI Sergej Mojsejev povedal, že v súčasnosti je v Kazani v štádiu odskúšania viacuzlová sieť, a ďalším krokom bude budovanie siete v celej Republike Tatarstán. Ako uviedol, základná technológia, na ktorej sa buduje sieť, je od začiatku vyvinutá na univerzite  ITMO, a teraz sa na jej základe uskutočňuje vytváranie sieťových riešení.  

— Chceme položiť sieť medzi Kazaňou a Naberežnymi Čelnami. V súčasnosti pracujeme nad samotným zariadením, napríklad nad zrýchlením prenosu dát — povedal Mojsejev. —Rozpätie na predávanie fotónov predstavuje okolo 100 км. A ďalej „predlžujú“ sieť nové uzly. 

Pilotný projekt v Tatarstane je v Rusku prvá kvantová sieť so štyrmi uzlami. Doteraz boli u nás realizované len dva projekty, obidva na princípe «bod-bod», keď sa napriamo spájajú len dva uzly. Celkom prvá bola zahájená na univerzite ITMO ešte v roku 2014  — vtedy sa vedcom podarilo spojiť dve telesá vysokej školy  prostredníctvom štandardného podzemného optického kábla. Druhá sieť bola zrealizovaná v júni tohto roku Ruským kvantovým (RKC) a spojila dve moskovské budovy „Gazprombank“. Investícia do projektu predstavovala viac než  450 mln. rubľov.

Avšak v projekte Kazanského kvantového centra a ITMO môže byť zúčastnených v ochránenom prenose dát už niekoľko strán, navzájom prepojených kvantovými kanálmi.  Ako hovorili vedci, podobná ochránená sieť je v prvom rade potrebná pre finančný sektor a štátne štruktúry – organizácie, u ktorých je najvyššia potreba bezpečného prenosu údajov.

Vedúci skupiny kvantovej komunikácie RKC Jurij Kuročkin uviedol, že hlavným problémom, ktorý riešia kvantové siete je vylúčenie rizika «odsledovania»  kľúča.

— Ak sa niekto nezúčastnený pripojí na takúto linku, okamžite sa to dozvie aj príjemca aj odosielateľ, nie je spôsob ako to urobiť nepozorovane, — povedal Kuročkin. —  Kvantové linky siete môžu nájsť široké uplatnenie všade, kde je dôležitá ochrana informácií — v bankovej, finančnej, korporatívnej sfére, u vojska, v štátnych orgánoch. Akékoľvek číselné údaje je teoreticky možné prenášať prostredníctvom kvantových kanálov. No taká úroveň ochrany vôbec nie je potrebná vo všetkých prípadoch, nemá zmysel šifrovať   korenšpondenciu  o plánoch na víkend. Technológia kvantovej kryptografie je zatiaľ v rannom štádiu, štádiu riešenia serverov. Na účely vybudovania mobilných riešení a tiež kvantovej mobilnej siete je potrebný značný technologický progres.

Rektor univerzity Innopolis Alexander Tormasov predpokladá, že oznámenie objavu vedcov rieši technologické  otázky kvantových sietí, čo umožňuje začať prácu s linkami dlhšími ako jeden uzol. 

— V kvantovej komunikácii je jeden problém — hovorí Tomasov. —  Ak vypustíme fotón do optickej linky,  ten môže počas svojej cesty zmiznúť kvôli dĺžke linky a príliš silnému útlmu.  V prípade zavedenia opakovača impulzov do stredu linky, ako je tomu v bežnej komunikácii, bude zničená myšlienka dvoch zapletených/zauzlených fotónov a linka prestane byť bezpečná. Prechod od dvoch uzlov k štyrom uzlom  bez opakovačov je významný posun súčasnej technológie. A uvedená práca je veľký úspech, ktorý je na poprední vedeckého myslenia. Teraz už zostáva len jedna úloha: ako znížiť cenu týchto riešení. 

V Číne sa do konca tohto roku plánuje zavedenie kvantovej siete medzi Pekingom a Šanghajom s dĺžkou cca  2 tisíc km. A v USA prebiehajú práce na kvantovej sieti medzi Ohiom  a Washingtonom o dĺžke 650 km.

Zdroj: Известия