В рамках Форума «Цифровизация ‒ 2019» состоялась научно-практическая лекция о квантовых коммуникациях

В ходе лекции Татьяна Ершова рассказала о Форуме «Цифровизация ‒ 2019», на который были приглашены все центры НТИ, многие из которых помоглиорганизовать тематические секции по сквозным технологиям. В качестве представителя ЦК НТИ «Квантовые коммуникации» (НИТУ «МИСиС») модератор пригласила к участию в дискуссии старшего научного сотрудника Российского квантового центра Дениса Сыча.

Прежде всего Денис Сыч рассказал участникам дискуссии о разнице между квантовыми технологиями и квантовыми коммуникациями  одним из подразделов такой обширной области, как квантовая теория информации, которая, в свою очередь, находится на пересечении таких дисциплин, как квантовая физика и теория информации. Направлениями квантовой теории информации являются квантовые вычисления, квантовые коммуникации и работа с квантовыми компьютерами.

«Основная особенность квантовых носителей информации ‒ суперпозиционное состояние», ‒ рассказал эксперт. «Квантовая позиция понимается как суперпозиция состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения, это суперпозиция альтернативных (взаимоисключающих) состояний», ‒ продолжил он.

Денис Сыч сообщил, что суперпозиционное состояние является исключительной особенностью квантового мира и используется в большинстве протоколов, вычислений, коммуникаций. Как правило, специалисты работают не с одним кубитом, а с несколькими. На сегодняшний момент ведется гонка за число кубит. В конце 2017 г. ученые IBM успешно построили и испытали прототип процессора с 50 кубитами, в марте 2018 г. компания Google объявила о том, что ей удалось построить 72-кубитный квантовый процессор Bristlecone, а в октябре 2019 года специалисты Google сообщили о том, что ими был разработан 53-кубитный квантовый процессор Sycamore.

Одной из наиболее актуальный задач тысячелетия докладчик назвал проблему классификации сложности алгоритмов, помочь в решении которой может квантовый компьютер. «Время, которое требуется классическим компьютерам для того, чтобы зашифровать данные, превысит время, требуемое квантовыми компьютерами для того, чтобы их дешифровать», ‒ прогнозирует Денис Сыч. Эксперт уверен, что через 5-10 лет, вероятно, появятся квантовые компьютеры, подходящие для взлома существующей защиты, для чего уже есть необходимые алгоритмы (к примеру, алгоритм Шора). Ценная информация может быть записана в зашифрованном виде и декодирована позднее с помощью новых технологий.

Далее эксперт рассказал о направлениях технологии квантового распределения ключей: ими являются защита передачи данных, защита хранения данных, а также аутентификация (доверенное управление инфраструктурой и робототехникой).

Проблема классификации сложности алгоритмов не решена до конца. Одна из задач тысячелетия звучит следующим образом: как доказать, что некий алгоритм является сложным? Квантовый компьютер может помочь в решении этой проблемы. «Время, которое требуется классическим компьютерам для того, чтобы зашифровать данные, превысит время, требуемое вантовыми компьютерами для того, чтобы их дешифровать», ‒ отметил Денис Сыч.

Среди лидеров по коммерциализации квантовых технологий докладчик назвал IDQ, представившую первый продукт еще в 2001 году, и компанию QuantumCTek. Эксперт также рассказал, что на сегодняшний день единственной страной, использующей технологию квантового распределения ключей на спутниках, является Китай. В настоящее время на квантовом рынке, помимо IDQ и QuantumCTek, также присутствуют компании Osky, KETS, Quintessence Labs, Toshiba, Huawei. Ранее в этот список можно было включить и закрывшийся бизнес Securenet.

Далее Денис Сыч рассказал о Центре квантовых коммуникаций НТИ, основными направлениями деятельности которого являются квантовое распределение ключей и квантовая криптография. Также центр специализируется на теории коммуникаций, программах квантовых технологий, разработке базовых компонентов квантовых коммуникаций и поиске уязвимостей инженерной реализации квантовой криптографии.

Докладчик уверен, что новые поколения решений откроют новые возможности, в числе которых ‒ снижение стоимости квантового канала до 20 раз, а также распределение ключа по открытому пространству без оптоволоконной линии на неограниченное расстояние. Ряд решений в сфере квантовых технологий будет поддержан в рамках дорожной карты «Цифровая экономика Российской Федерации».

Фото ‒ Максим Часовиков, НЦЦЭ МГУ.


30.10.2019