Университет ИТМО является одним из мировых пионеров в области квантовых сетей, которые значительно превосходят существующие телекоммуникационные сети по характеристикам безопасности: линия связи, развернутая между корпусами вуза на Кадетской и Биржевой линиях Васильевского острова, стала первым в России действующим участком квантовой сети. Побитовая генерация последовательностей, с помощью которых могут быть закодированы передаваемые пользователями сообщения, проходит на скорости до 1 Мбит/с. Кроме того, технология, разработанная учеными из Университета ИТМО, позволила увеличить дальность передачи однофотонных сигналов по зашифрованному квантовому каналу в стандартных телекоммуникационных волокнах до 260 км. Глава лаборатории квантовой информатики Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО Артур Глейм рассказывает, что в мире найдется немного сетей с такими же параметрами, и сейчас на этой инфрастуктуре развернут образовательный полигон для обучения студентов из других стран.
«Первыми, для кого мы провели мастер-класс, стали студенты из Рочестерского университета, обучающиеся в сфере фотоники и оптоинформатики. Мы реализуем с этим вузом совместные образовательные программы, и в рамках сотрудничества озвучиваем наши возможности, многие из которых находят интерес с их стороны, — рассказывает Артур Глейм. — Такие технологии в ведущих вузах США, по сути, не представлены: у них есть экспериментальные стенды, макеты на оптических столах, но в Университете ИТМО студенты получают возможность поработать с реальным оборудованием, понять, как эти технологии могут быть состыкованы с существующими линиями связи. Это очень важно, так как внедрение квантовых технологий станет следующим качественным этапом развития коммуникаций. Такие мастер-классы позволяют нам создавать новые площадки для сотрудничества и развития совместных проектов глобального масштаба».
В ходе практических занятий студенты из США сумели установить защищенный сеанс связи и обменялись изображениями с логотипами Университета ИТМО и Рочестерского университета. С помощью квантового канала связи они сгенерировали кодирующие последовательности, провели процедуры, связанные с устранением ошибок и проверкой корректности передачи этих последовательностей, закодировали файлы и отправили их по обычной электронной почте. Открытый канал связи в таких случаях можно использовать без опасения, что злоумышленник перехватит и расшифрует файл: это может сделать только обладатель полученной по квантовому каналу последовательности, а «подслушать» или скопировать ее невозможно (подробнее о том, как в квантовой коммуникации реализуется формирование секретного ключа и шифрование данных, читайте в нашем интервью с Артуром Глеймом). В квантовых коммуникационных системах, используемых на практике, этот процесс автоматизирован, но студентам предложили провести обмен сообщений в ручном режиме для того, чтобы они могли лучше понять особенности работы такой системы.
Отметим, что ученые из Университета ИТМО планируют развивать квантовую сеть и добавить возможность организации «квантовых видеотрансляций», так как существующие скорости позволяют это реализовать. Кроме того, представители вуза активно участвуют в работе консорциума по развитию квантовых технологий и организуют не только образовательные мероприятия, но и конференции по индустриальному развитию отрасли. Ближайшая координационная встреча запланирована на октябрь — она пройдет в ходе конференции «Фундаментальные проблемы оптики».
«Строительство разветвленных квантовых сетей и их внедрение для решения практических задач — это большая системная задача, которая должна решаться в условиях тесного сотрудничества ученых, индустрии, провайдеров телекоммуникационных услуг. Для этих целей был создан консорциум, в который сейчас входит шестнадцать организаций. В октябре мы проведем встречи для обсуждения дорожных карт развития квантовой отрасли в России, а также коммерческую сессию, касающуюся развития бизнеса в этом направлении. Наша общая цель — разработка новых стандартов и принципов, которые лягут в основу инфраструктуры будущего», — резюмирует Артур Глейм.
