28 октября в рамках II Всероссийского форума с международным участием «Цифровизация – 2019» состоялась дискуссия на тему квантовых технологий

Секция «Квантовые технологии» панели «Развитие сквозных технологий» была организована Центром квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова.

В дискуссии приняли участие научный руководитель Центра квантовых технологий физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова д.ф.-м.н., проф. Сергей Кулик, старший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ Константин Кравцов, старший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ Станислав Страупе, а также менеджер продуктов компании «ИнфоТеКС» Александр Поздняков. В качестве модератора дискуссии выступил Сергей Кулик.

Сергей Кулик рассказал о «трех китах», на которых держатся квантовые технологии: таковыми являются квантовые вычисления, квантовая связь и квантовая сенсора. Квантовые вычисления включают в себя оптимизационные задачи (логики, управление и пр.) и синтез новых материалов для нужд медицины, строительства, энергетики и др., делая возможным коммерческий доступ к квантовым технологиям (последний осуществляется такими компаниями, как IBM, Google и т. д.). Квантовая связь включает в себя оптоволоконные каналы связи, мобильные и стационарные атмосферные/космические каналы, а также квантовые повторители и носители информации. Квантовая сенсорика (ранее чаще называемая квантовым моделированием) включает в себя изучение и использование квантовых сенсоров (магнитометров, гравиметров) и квантовой метрологии. Далее Сергей Кулик пояснил, что любой центр НТИ призван решить четыре задачи: разработка НИР, создание образовательных программ, защита прав интеллектуальной собственности, а также создание инфраструктуры. Все эти задачи успешно решаются Центром квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова, в рамках которого ведутся исследования в области волоконной и атмосферной квантовой криптографии, физики холодных атомов, квантовой оптики, нанофотоники и нелийнейной оптики, а также криоэлектроники. Большое внимание при работе Центра уделяется образовательным программам для слушателей самого разного уровня. Сотрудники Центра вовлечены в крупные проекты по разработке систем квантовой криптографии, адаптированных к реальным волоконным линиям связи, систем оптической квантовой коммуникации по открытому пространству и разработке оптических квантовых вычислительных систем. Эксперт также отметил, что в образовательную деятельность Центра квантовых технологий МГУ имени М.В Ломоносова вовлечены физический и механико-математический факультеты Университета, а также факультет Вычислительной математики и кибернетики.

Научный руководитель Центра квантовых технологий физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова д.ф.-м.н., проф. Сергей Кулик на Форуме «Цифровизация – 2019»

Старший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ Станислав Страупе представил доклад о современном состоянии квантовых технологий. Он рассказал о перспективах создания универсального квантового компьютера и о возможностях его применения в таких сферах, как защищенные вычисления, машинное обучение, криптография, квантовая химия, наука о материалах, глобальная оптимизация, сэмплинг, квантовая динамика. Спикер отметил, что универсальность такого компьютера будет полной, а вычислительная мощность очень высокой. Проблемой, поднятой Станиславом Страупе, стало отсутствие убедительной демонстрации преимущества квантовых компьютеров в решении прикладных задач.

Докладчик рассказал, что почти все IT-гиганты (IBM, Intel, Google, Microsoft, Alibaba, Microsoft) имеют в своем составе квантовые компьютеры. Технологические стартапы в области производства ПО (IQBit, Xanadu) также не отстают от них. В России квантовыми технологиями занимаются ЦКТ МГУ, а также НИТУ «МИСиС». Станислав Страупе отметил, что в российском сообществе необходимо стимулировать интерес к ПО для квантовых компьютеров и к квантовым алгоритмам, наиболее известными классами которых являются факторизация чисел/дискретный логарифм, матричные степени и линейные уравнения (линейная алгебра), ускорение переборных задач: поиск в базах данных, поиск паттернов в строках, глобальная оптимизация (имитация отжига), симуляция квантовых систем.

Станислав Страупе сделал следующие выводы из своего доклада: прежде всего, он отметил стабильный рост числа кубитов и качества логических операций в квантовых вычислителях. Также Станислав обратил внимание аудитории на то, что квантовое вычислительное превосходство уже продемонстрировано опытом современных технологических компаний. «Есть основание полагать, что даже небольшие NISQ-устройства могут дать преимущество в практически важных задачах», ‒ считает эксперт. «Квантовые алгоритмы – активно развивающаяся область, где новые прикладные алгоритмы разрабатываются постоянно», ‒ заключил Станислав Страупе.

Константин Кравцов (Центр квантовых технологий физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова) посвятил свой доклад проблемам квантовой криптографии, которая в широком смысле включает в себя квантовые коммуникации (распределение ключей, распределение запутанности и протоколы дистилляции запутанности, квантовые репитеры, прямую передачу данных), криптографические примитивы (квантовую цифровую подпись, квантовые сертификаты и сертификаты для квантовых состояний, квантовую аутентификацию, квантовую валюту и др.), постквантовую криптографию (ассиметричное шифрование, стойкое к квантовому компьютеру) и сопутствующие технологии (такие, как генерация случайных чисел, однофотонные детекторы, квантовая память, источники одиночных фотонов).

В роли последнего докладчика секции выступил менеджер продуктов компании «ИнфоТеКС» Александр Поздняков. Спикер рассмотрел понимание процесса цифровизации с точки зрения защиты информации: данный процесс включает в себя преобразование информации в электронный вид, хранение электронной информации, а также шифрование данных. Александр также выделил основные современные тенденции в сфере передачи информации, которыми являются увеличение скоростей магистральных каналов (от 10 до 400 Гбит в секунду), ежегодный рост объема передаваемых данных на 20-25%, распространение оптических технологий. В связи с этими тенденциями докладчик обратил внимание слушателей на необходимость криптографической защиты передаваемых данных. В то же время эксперт отметил и уязвимости соответствующих технологий, каковыми являются быстрая выработка нагрузки на ключ, возможность так называемого «отложенного взлома», а также вероятность компрометации ключей шифрования администратором. Докладчик отметил, что секретность алгоритмов шифрования и аппаратной реализации не определяют стойкость криптосистемы, которая определяется лишь секретностью ключа. Проблемами всех классических механизмов распределения ключей Александр Поздняков назвал отсутствие возможности обеспечения безусловной секретности ключей, дороговизну организационно-технических мер, влияние «человеческого фактора». Также эксперт сообщил, что создание квантового компьютера может привести к компрометации всех ассиметричных криптографических алгоритмов и протоколов на их основе. Необходимыми этапами в развитии технологии квантового распределения ключей спикер назвал сертификацию систем КРК, разработку методических рекомендаций по интеграции СКЗИ и систем КРК (ТК-26), построение распределенных сетей КРК на основе концепции доверенных промежуточных узлов, а также улучшение эксплуатационных характеристик.

Также в ходе своего доклада Александр Поздняков рассказал о компании «ИнфоТеКС», входящей в топ-5 компаний в сфере защиты информации в России. «ИнфоТеКС» насчитывает 10 офисов по всей стране, в которых работают больше тысячи сотрудников. За 28 лет работы на рынке информационной безопасности компанией «ИнфоТеКС» было разработано свыше 50 продуктов для защиты информации. Александр Поздняков рассказал о ключевых продуктах компании, которыми являются комплекс квантово-криптографической аппаратуры защиты информаци, состоящий из высокоскоростного шифратора канального уровня (L2) и оборудования квантового распределения ключей (KPK) ViPNet Quandor и сопряженное с ПО ViPNet Client и Connect оборудование квантового распределения ключей VipNet Quantum Security System.


29.10.2019