В России успешно протестировали квантовое шифрование на ВОЛС с рекордным расстоянием

Казанский квантовый центр Казанского национального исследовательского технического университета имени А. Н. Туполева — КАИ (ККЦ КНИТУ-КАИ), «Ростелеком» и «Таттелеком» успешно обеспечили обмен квантовыми ключами шифрования на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) протяженностью 143 километра. Это — мировой рекорд1 для действующих коммерческих сетей связи. Ранее, в 2018 году, «Ростелеком» тестировал подобную технологию на ВОЛС протяженностью 58 километров.

В Татарстане тестовая ВОЛС соединила лабораторию Практической квантовой криптографии ККЦ КНИТУ-КАИ с узлом связи «Ростелекома» в Апастово. В тестировании были задействованы магистральные сети двух независимых операторов связи — «Ростелекома» и «Таттелекома», что важно для практического внедрения квантовых коммуникаций.

Одна из сложнейших технических задач — это обеспечение передачи квантовых ключей на длительные расстояния в волоконно-оптических линиях. Испытываемый прототип комплекса передачи и приема данных с гибридной квантово-классической защитой, разработан в КНИТУ-КАИ и поддерживает передачу квантовых ключей на большие расстояния. Он включает систему квантового распределения ключей на боковых частотах, криптомаршрутизатор и высокоэффективный детектор одиночных фотонов производства российской компании «СКОНТЕЛ». В качестве исходной системы квантовой рассылки ключа использовалась разработка Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (Университет ИТМО).

При тестировании работы криптомаршрутизатора были организованы сеансы видеоконференции между двумя узлами связи на расстоянии 143 километра с оптическими потерями в канале 37 дБ. Для обмена ключами шифрования использовался поток одиночных фотонов, в квантовые состояния которых записывалась классическая информация. Квантовая рассылка ключей проходила при частоте смены фазы модуляции 100 МГц со средним количеством фотонов 0,2 на один такт модуляции. Среднее значение скорости генерации квантовых ключей в канале позволяло менять 256-битный ключ шифрования до двух раз в минуту.

Эксперты считают, что квантовые коммуникации обеспечивают наивысшую из существующих на сегодня степень защиты передачи данных по ВОЛС. Технология основана на использовании фундаментальных законов квантовой физики, которые невозможно обойти. Для обмена ключами шифрования в технологии используются одиночные фотоны, состояния которых безвозвратно меняются, как только кто-то попытается их «прочитать». Любая попытка перехвата будет тут же обнаружена и предотвращена.