"Догнать и перегнать": Россия потеснит Европу на рынке квантовой связи
В мире началась вторая квантовая революция. Чтобы не остаться на обочине прогресса, Россия создает Центр квантовых коммуникаций в рамках Национальной технологической инициативы (НТИ). Здесь сосредоточат силы и ресурсы ведущих исследовательских центров и коммерческих компаний. Участники проекта рассказали, как собираются застолбить для страны место на квантовой арене будущего.
"Фактически все цифровые приборы, окружающие нас сегодня, - компьютеры, телефоны, лазеры и прочие гаджеты - были продуктом первой квантовой революции, случившейся в середине столетия. Увы, сегодня в полупроводниковой индустрии мы сильно отстаем от мировых лидеров. Мы должны ухватиться за вторую квантовую революцию, которая уже началась", - говорит генеральный директор Российского квантового центра Руслан Юнусов.
"Вторая квантовая революция"
В среду в стенах НИТУ "Московский государственный институт стали и сплавов" (МИСиС) прошла первая официальная встреча участников Центра квантовых коммуникаций - консорциума по развитию квантовых технологий в целом и систем квантовой связи и криптографии в частности, созданного в рамках НТИ.
НТИ в свою очередь представляет собой долгосрочную программу частно-государственного партнерства по содействию развитию новых перспективных рынков на базе высокотехнологичных решений, которые будут определять прогресс мировой и российской экономики через 15-20 лет. Программа запущена в июне 2015 года, и на ее реализацию планируется выделить несколько триллионов рублей в последующие два десятилетия.
Идея создания подобного консорциума, как отметил Юнусов, зародилась примерно полтора года назад. Недавно она получила одобрение правительства и Российской венчурной компании, отвечающей за реализацию и финансовую поддержку проектов в рамках инициативы.
"В этом году НИТУ МИСиС стал победителем конкурса на реализацию проекта по развитию квантовых коммуникаций. Отрадно, что в России существуют научные организации, способные стать мировыми лидерами в этом направлении и одновременно ориентироваться на получение дохода. В общей сложности в следующие пять лет государство выделит порядка миллиарда рублей на постройку центра и реализацию его программ", - отметил Арсен Гареев, руководитель группы развития региональных экосистем Российской венчурной компании.
Аналогичные расходы на развитие квантовых коммуникаций, добавил директор РКЦ, планируется покрыть за счет внебюджетных средств.
"Подобные суммы сравнимы с тратами европейского квантового консорциума Quantum Flagship, официально начавшего работу на этой неделе, на реализацию отдельных проектов в своей программе. Только в нашем случае этот бюджет покрывает работу большого центра, а не одной лаборатории. Суммарно объемы финансирования в России в десятки раз меньше", - пояснил Юнусов в беседе с корреспондентом РИА Новости.
Помимо РКЦ и НИТУ МИСиС, в консорциуме намерены участвовать и другие исследовательские организации, в том числе Томский государственный университет, Математический институт РАН и прочие академические центры, а также лидеры российского и международного IT-рынка.
Это и компании, непосредственно связанные с квантовыми технологиями, и производители классических систем связи. В первой группе - QRate, Scontel и "ТИН Фотоника", разрабатывающие и производящие системы квантовой криптографии, сверхпроводящие источники одиночных фотонов и квантовые интегральные схемы.
Во второй - крупнейшие производители коммуникационного оборудования: T8, полностью наладившая российское производство систем "плотной" оптической связи, а также два лидера криптографического рынка - S-Terra CSP и КриптоПро.
Решать главные научные задачи консорциума, как отметили Руслан Юнусов и ректор НИТУ МИСиС Алевтина Черникова, будут четыре лаборатории, причем три уже действуют. Еще одну создадут с чистого листа в стенах университета, начало работ запланировано на первый квартал следующего года.
"Центр квантовых коммуникаций будет не только решать важные научные задачи глобального уровня, но и предоставит новые возможности для наших студентов и аспирантов. Их привлекут к работе в каждой лаборатории центра, что поможет им войти подготовленными в завтрашний день", - подчеркивает ректор.
Создаваемые условия будут способствовать возвращению российских ученых, уехавших работать в зарубежные научные центры, а также удерживать от переезда в другие страны новых специалистов, отметил зампред правления Газпромбанка Дмитрий Зауэрс. Руководители всех трех лабораторий - яркий пример того, что эта идея работает.
Квантовое превосходство
Зачем вообще необходимо развитие подобных технологий? Как объяснил руководитель лаборатории квантовых коммуникаций Юрий Курочкин, главным двигателем их эволюции сегодня выступает своеобразный квантовый аналог знаменитого закона Мура, управлявшего прогрессом классической электроники на протяжении почти полувека.
"Создание квантового компьютера - стратегическая задача для всех частных компаний и государств, лидирующих в науке, в частности для Европы и Китая, вкладывающих сотни миллиардов в их развитие. Только за последние годы число кубитов выросло с единиц до семи десятков. Для их работы, а также для защиты от них, нужны линии квантовой связи", - рассказывает физик.
Квантовые вычислительные машины, способные быстро взламывать существующие асимметричные системы шифрации данных, станут реальной угрозой для всех защищенных линий связи, используемых сегодня в подавляющем большинстве банков и государственных органов. Поэтому и те, и другие проявляют огромный интерес к развитию квантовых систем, которые, как гласит теория, невозможно взломать в принципе.
Физики уже несколько десятилетий разрабатывают подобные линии связи и системы квантовой шифрации данных. Около десяти лет назад они начали использоваться правительством Швейцарии, скажем, на муниципальных выборах, а также банковским сектором этой европейской страны, пока занимающей лидирующее положение в этой отрасли.
С точки зрения НТИ, как отметил Курочкин, эта область особенно привлекательна не только перспективой бурного роста в ближайшие годы, но и пока еще отсутствующими стандартами. Квантовый консорциум, как надеются его участники, примет участие в их разработке, что поможет ему занять лидирующие позиции на уже устоявшемся рынке.
"Мне кажется, нам по силам выйти на рынок квантовых систем связи и даже догнать и перегнать его нынешних лидеров. Всего за три года команда Курочкина проделала путь, на который у ID Quantique и Николаса Жизана ушли десятилетия. Вдобавок мы уже превосходим их в некоторых аспектах, к примеру, в качестве алгоритма выработки ключей и в разработке квантовых блокчейнов", - отметил Руслан Юнусов.
По его оценкам, консорциуму по силам заполучить примерно 70 процентов российского рынка квантовой связи к 2022 году и захватить примерно 20 процентов мирового оборота, связанного с сертификацией квантовых технологий и работой другого "возвращенца" - Вадима Макарова, одного из ведущих квантовых "хакеров" в мире.
"Наука передового уровня"
До недавнего времени, как рассказал сам Макаров, он работал не в России, а в Канаде, в университете Ватерлоо, где создал одну из первых лабораторий "квантового хакинга".
"В начале научной карьеры я работал в питерском политехе. В 1998-м грянул кризис, и нашей лаборатории не стало: ее руководитель и все лидеры уехали в Корею, Норвегию и другие страны. Мне тоже пришлось уехать, так как наукой передового уровня здесь уже нельзя было заниматься", - отметил Макаров.
Запуск Центра квантовых коммуникаций в рамках НТИ, по словам физика, позволил ему не только вернуться на родину, но и перевезти с собой всю свою лабораторию, которая сейчас постепенно встраивается в работу НИТУ МИСиС. Как пошутил Макаров, одним из ее членов мог бы быть сам Юрий Курочкин, если бы его несколько лет назад не успел "перехватить" РКЦ.
Макаров получил всемирную известность в 2010 году, когда его команда опубликовала в журнале Nature статью, посвященную первому реальному "взлому" квантовой сети. Этой атаке подверглись устройства сразу двух лидеров этой отрасли в то время - швейцарской ID Quantique и американской MagiQ Technologies.
Как это возможно? Дело в том, что современные системы квантовой связи не совсем идеально реализуют те принципы, на базе которых они построены. Макаров и его команда выяснили, что приемники квантового сигнала можно "ослепить" при помощи мощного лазера, что переведет их в классический режим работы.
Благодаря этому можно перехватывать и считывать сигнал, а затем передавать его расшифрованную версию дальше по линии связи незаметно для отправителя данных и их реципиента.
В рамках консорциума команда Макарова будет заниматься аналогичными исследованиями, разыскивая "дыры" в системах, создаваемых компанией QRate, а также выполняя аналогичную проверку для ID Quantique и ряда других внешних заказчиков, в том числе китайских компаний. Часть из них ведется уже прямо сейчас, а новые высокоскоростные версии устройств QRate проверят в начале следующего года.
В этом ей будет помогать третий научный "кит" программы, лаборатория теории квантовой связи, возглавляемая Алексеем Федоровым, создателем первого в мире "квантового блокчейна". Как отметил сам ученый, после публикации статьи об этом проекте его приглашали на профессорскую должность в Китае, однако он решил остаться в России.
Помимо поиска новых подходов для взлома квантовых сетей, Федоров и его коллеги намерены разрабатывать алгоритмы коррекции ошибок, необходимые для создания квантовых компьютеров и так называемых повторителей квантовых сигналов, а также искать инновационные применения для подобных технологий.
Все эти разработки будут интегрироваться в системы и устройства компаний-участников консорциума. Это, как надеются ученые, бизнесмены и чиновники, поможет России занять лидирующие роли на рынке и на равных конкурировать и с Европой, и с Китаем, который сегодня выглядит главным игроком и локомотивом прогресса в области квантовой связи.
