BIS Journal №1(40)/2021

24 марта, 2021

Бизнес-ветвь потомков Ландавшица

BIS Journal беседует с компанией «Кванттелеком» о квантовом распределении криптографических ключей.

Компания ООО «Кванттелеком» была учреждена в 2014 году группой энтузиастов, выпускников Университета ИТМО (Санкт-Петербург). Задача, поставленная перед компанией, была сформулирована предельно просто: создать Отечественное производство систем квантовой связи, в том числе, квантовой криптографии. В очень упрощённом виде принцип квантовой связи может быть пояснён следующим образом: один бит информации передаётся одним квантом света. Такой канал передачи информации невозможно «вскрыть». Без преувеличения, в перспективе речь идёт о создании новой, высокотехнологичной отрасли промышленности.

Уже через несколько лет компания вошла в число лидеров рынка квантовых коммуникаций. Залогом успеха стало удачное взаимодействие с фундаментальной и прикладной наукой. Молодая команда выпускников Университета ИТМО сумела построить высокотехнологичный бизнес, используя лучшие традиции отечественной школы оптики, информатики, радиофизики, оптического материаловедения.

Удачный выбор научного направления и практические успехи с первых же шагов существования фирмы позволили очень быстро заявить о себе, получить заметное внешнее финансирование. В 2014 году ООО «Кванттелеком» становится резидентом Сколково, а в 2018 году стратегическим партнёром компании становится инновационная телекоммуникационная компания АО «СМАРТС».

В настоящее время ООО «Кванттелеком» выходит на рынок с целой линейкой продуктов для систем квантового распределения ключей (система КРК) для шифрования/дешифровки информации, передаваемой по телекоммуникационным сетям:

  • система квантовой криптографической выработки и распределения ключей;
  • источники и детекторы фотонов для систем квантовых коммуникаций;
  • квантовые генераторы случайных чисел.

На вопросы BIS Journal отвечает коммерческий директор ООО «Кванттелеком» Игорь Наливайко.

 

- Хорошо известно, что в начале любого дела важно договориться о единстве терминологии. И здорово, когда используемые термины и понятия близки и к физической реальности, и отвечают нормам родного языка. В связи с этим первый вопрос: насколько сформировалась терминология в той области, в которой работает ваша компании? Насколько, например, отвечает нормам русского языка в контексте представлений о физике и технике процесса термин «квантовое распределение ключей»? И что всё-таки используется в СКРК – кванты света (множественное число) или одиночные фотоны (единственное число)?

- Существуют как системы КРК, использующие настоящие одиночные фотоны (например, с использованием спонтанного параметрического рассеяния света), так и системы, использующие ослабленное лазерное излучение, в котором по статистике Пуассона один фотон есть в одном из 5-10-20 импульсов (в зависимости от избранного протокола).

Если говорить именно о формулировке «квантовое распределение ключей», то, на мой взгляд, она соответствует языковым нормам. Ведь технологии квантовой коммуникации именно квантовыми методами (с помощью одиночных квантов света) осуществляют распределение ключей по волоконным (или атмосферным) оптическим линиям связи.

В качестве методов шифрования могут использоваться известные системы с доказанной криптографической стойкостью, например, Шифр Вернама (одноразовый блокнот). «Квантовое распределение ключей» позволяет распределить эти ключи между удалёнными объектами и при этом гарантировать невозможность подслушивания в линии связи.

Уместно заметить, что разработка технологий квантовых коммуникаций имеет более чем 30-летнюю историю, поэтому терминологию можно считать сформировавшейся. Органы стандартизации – в России это ТК-26, за рубежом – профильные комитеты ETSI и ITU – выпускают и актуализируют методические указания, включающие в том числе и определения тех или иных терминов, часто используемых в квантовых коммуникациях. Сотрудники нашей компании принимают участие в создании подобных «методичек», так что можно сказать, что терминология формируется и нашими силами тоже.

- В информации о конкурентных преимуществах решения «Кванттелеком» фигурирует «технология рассылки ключа на боковых частотах». Одна из ассоциаций, всплывающих после прочтения такого текста, – утверждение кого-то из великих о том, что если учёный не может объяснить суть своих штудий школьнику, то это не только проблема школьника. В связи с этим возникает вопрос: можно ли в объёмах, существенно меньших тома Ландавшица по электродинамике сплошных сред, пояснить, альтернативой каких иных технологий «рассылки ключа» является «рассылки ключа на боковых частотах», используемая «Кванттелеком» и каковы достоинства этой технологии?

- До появления технологии КРК на боковых частотах в начале 2000-х годов была популярна так называемая «двухпроходная схема», в которой для компенсации поляризационных искажений сигнала в ВОЛС квантовый сигнал дважды проходил путь от отправителя к получателю, что замедляло скорость генерации конечных ключей. Для улучшения этой характеристики системы КРК нами была применена технология рассылки ключа на боковых частотах. Этот подход обладает рядом достоинств:

  • можно сгенерировать несколько пар боковых частот, что позволяет передавать на каждой паре либо свой ключ, либо просто увеличивает пропускную способность, при этом, как и в двухпроходной схеме обеспечивается автокомпенсация поляризационных искажений сигнала;
  • наша система может выпускаться как со счётчиком фотонов в приёмном устройстве (весьма нетривиальное и недешевое устройство) так и с устройством когерентного приёма, балансным гомодинным или гетеродинным детектором, что позволяет уменьшить габариты и стоимость приёмного устройства.

- Общее представление об аппаратной платформе, необходимое для реализации СКРК очевидно: источник фотонов (квантов), устройство (схема), формирующее «ключ», устройство шифрования, устройство (схема), принимающее «ключ» и зашифрованное «послание», устройство (схема) декодирования «послания». В связи с этим возникает ряд вопросов: имеются ли уже комплекты конструкторской и технологической документации на производство этих (и возможно других) устройств? Насколько уникальны должны быть рабочие навыки производственного персонала и цеховое оборудование для реализации конструкторских задумок в «железе»? Насколько проблемным может оказаться снабжение производства материалами?

- Да, компанией «Квантелеком» разработан полный комплект конструкторской и технологической документации на наши устройства. Чтобы не зависеть от других производителей, мы ведём разработку собственного «источника фотонов», то есть лазера, «приёмника», то есть детектора и устройства кодирования – модулятора света. Компания «Квантелеком» тесно сотрудничает с производителями материалов, необходимых для нашего оборудования, при необходимости мотивируя разработки нужных нам материалов.

- Знания, опыт, технологии живут не только в документации, но и в людях. Даже, возможно, в первую очередь в людях. Как налажено или планируется налаживать передачу и развитие наработок компании «Кванттелеком»?

- Конечно, самый главный наш актив – это люди, которые занимаются разработкой. Одна из важнейших задач, решаемых компанией «Кванттелеком» – взращивание молодого поколения специалистов, способных генерировать новые идеи в области квантовых коммуникаций, поддерживать и «актуализировать» имеющиеся разработки. Сотрудниками «Кванттелекома» в партнёрстве с Университетом ИТМО разработаны образовательные программы в области квантовых коммуникаций для бакалавров и магистров. Мы плотно работаем с факультетом фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, в стенах которого и зародилась, по сути, наша компания.

Смотрите также