«Российские железные дороги» поставили перед собой амбициозную цель: создать к концу 2024 года 7000 км первичных квантовых каналов связи и 15 000 км к 2030 году. Эти планы являются частью подписанного в 2019 году соглашения с Правительством РФ о развитии инфраструктуры квантовой связи на всей территории страны. Новые технологические решения обеспечат быструю и безопасную передачу данных на большие расстояния.
Как устроены квантовые сети
РЖД является одним из ведущих разработчиков квантовых технологий в России. Компания строит квантовые сети связи на основе своих оптоволоконных линий, которые соединяют разные части страны. Эти сети используют квантовые состояния фотонов для кодирования и передачи данных, которые нельзя перехватить без изменения их свойств. Таким образом квантовые коммуникации гарантируют уникальный уровень защиты информации от атак и подмены.
Ключевая задача квантовых сетей состоит в безопасной и быстрой передаче данных на большие расстояния. Такие сети базируются на оптоволоконных кабелях. Передаваемая по ним информация шифруется алгоритмом квантового распределения ключей. Под этим алгоритмом подразумевается создание двух произвольных ключей, по одному для каждой из сторон передачи информации, и выработку общего произвольного ключа, необходимого для шифровки и дешифровки передаваемых данных. Общий ключ известен лишь «собеседникам», что исключает возможность несанкционированного перехвата. В случае осуществления попытки незаконного получения доступа к передаваемой информации без ключа дешифровки сами данные будут искажены, так как измерение квантового состояния фотона невозможно без внесения в него изменений. Данный принцип лежит в основе квантовой криптографии.
Железнодорожный монополист не случайно стал ответственной стороной в квантовых коммуникациях. В распоряжении холдинга примерно 80 тыс. км волоконно-оптических линий, а также больше 30 тыс. узлов сети передачи данных и разветвленная сеть информационно-вычислительных центров. Данная инфраструктура связи опоясывает всю страну от Калининграда до Владивостока.
При этом сеть железных дорог имеет для страны стратегическое значение, и поэтому она должна быть абсолютно защищена от действий злоумышленников. Кроме защиты информации государственных органов, цель проекта усилить защищенность данных медицинских организаций и сведений об объектах критической инфраструктуры, прежде всего энергетических сетей.
«Нам традиционно задавали вопрос: "Где же на железной дороге кванты?". Я считаю, мы стратегически увидели очень важную задачу — это защита данных. В прошлом году объем атак на наши системы, которые мы отражали, — 277 тысяч в сутки! Мы понимаем, что в нашу информационную систему будут пытаться «забраться». Но при использовании квантовых коммуникаций два ключевых фактора на железной дороге — безопасность и надежность — будут четко сохранены», — отметил генеральный директор РЖД Олег Белозеров.
Стратегия развития квантовых коммуникационных сетей включает в себя приход магистральных квантовых линий во многие регионы. Чтобы обеспечить постоянно растущий спрос на квалифицированный персонал для строительства и обслуживания квантовых сетей, создается общероссийская система подготовки кадров в сфере квантовых коммуникаций и смежных областях, таких как оптика, телекоммуникации, криптография и другие, начиная с онлайн-курсов и заканчивая профессиональными стандартами подготовки.
В РЖД создан и активно функционирует Департамент квантовых коммуникаций, ведет работу Управляющий комитет по реализации дорожной карты. В России уже более 20 вузов реализуют образовательные программы в отрасли квантовых коммуникаций и смежных областях, а РЖД в рамках мероприятий дорожной карты ведет разработку новых профессиональных стандартов в сфере квантовых коммуникаций.
«Наша главная задача заключается в создании инфраструктуры квантовых коммуникаций, расширении ее географического охвата и внедрении необходимых сервисов на ее основе. Это проект федерального масштаба, и успех его реализации важен для развития других высокотехнологичных направлений, связанных с цифровизацией. Компанией совместно со всеми участниками экосистемы квантовых коммуникаций уже проведена большая работа: реализуются проекты по созданию инфраструктуры, 25 научно-технических работ, которые в перспективе позволят производить в России отечественное оборудование и компонентную базу», — подчеркнул Олег Белозеров.
Государственная задача
РЖД — один из основных инициаторов развития квантовых сетей в России. В 2019 году железнодорожный монополист был назначен Правительством РФ ответственным за развитие высокотехнологичной отрасли «Квантовые коммуникации». В церемонии подписания Соглашения о намерениях между Правительством и крупнейшими компаниями о развитии отдельных высокотехнологичных направлений участвовал и Президент РФ Владимир Путин.
«Глобальная конкуренция за обладание технологиями будущего развернулась уже сейчас, вы это прекрасно видите. И наша задача — не теряя времени, сделать все для того, чтобы войти в число лидеров, гарантировать России технологический суверенитет, достойное место среди ведущих игроков на перспективных новых рынках. Мы ожидаем от наших крупнейших компаний настоящего лидерства — технологического, кадрового, финансового. Мировой опыт показывает, что до 80 процентов успешных исследований и разработок обеспечивается именно корпоративным сектором», — отметил глава государства.
Это новое направление сформировалось на стыке технологий фотоники (это работа с оптическими сигналами и создание устройств на их основе) и квантовых систем. Развитие квантовых коммуникаций дает возможность усовершенствовать комплексную защищенную инфраструктуру цифровой экономики. С учетом современных угроз в сфере информационной безопасности данный фактор имеет особую важность. Также развитие направления будет способствовать выполнению стратегии научно-технологического развития страны.
Для развития квантовых коммуникаций и квантовых вычислений Правительство РФ совместно с участниками масштабного проекта подготовили соответствующие «дорожные карты» — «Квантовые вычисления» и «Квантовые коммуникации». В них расписан подробный список мероприятий, направленных на освоение и прикладное применение технологий. До 2026 года «дорожными картами» предусмотрены средства в размере 41 млрд рублей, причем обеспечен паритет государственного и частного финансирования.
«Правительство внимательно относится к данным запросам. В диалоге с Минфином сегодня определяем необходимые объемы до 2030 года и прорабатываем механизмы и источники дополнительного финансирования. Также первостепенной задачей государства является создание необходимого нормативного регулирования и инвестиционно привлекательных условий для масштабирования и внедрения наработанных технологий», — отметил вице-премьер Дмитрий Чернышенко.
Актуальные результаты и планы на будущее
В планах РЖД создать 7000 км первичных квантовых каналов связи к концу 2024 года и 15 000 км к 2030 году. Это обязательство является частью подписанного в 2019 году соглашения с Правительством РФ о развитии инфраструктуры квантовой связи на всей территории страны. По состоянию на 2023 год РЖД уже внедрили защищенные сети квантовой связи на маршрутах «Москва — Санкт-Петербург» и «Москва — Нижний Новгород» общей протяженностью 1150 км.
Магистральная квантовая сеть «Москва — Санкт-Петербург» длинною около 700 км запущена в июне 2021 года. Это самая крупная сеть в Европе и вторая по величине в мире. Важный момент: сеть была создана на базе оригинальных отечественных решений. Новая инфраструктура позволяет с высочайшим уровнем защищенности передавать большие массивы данных. Сохранность информации гарантируется на уровне принципов квантовой физики.
Магистральная квантовая сеть «Москва — Санкт-Петербург» станет полигоном, где опробуют новые технологические решения и сервисы. Согласно дорожной карте по квантовым коммуникациям, холдингу предстоит реализовать 120 проектов, разработать 75 продуктов и сервисов.
До конца 2023 года запланировано строительство новых участков до Казани, Воронежа и Ростова-на-Дону общей протяженностью более 1,4 тыс. км. Действуют и планируются к созданию линии в рамках межвузовской квантовой сети. Вузы – участники проекта: МГУ, ИТМО, МИСиС, ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Таким образом по итогам этого года холдинг намерен выполнить основной целевой показатель дорожной карты по общей протяженности магистральной квантовой сети в России в 2500 км.
В 2021 году холдинг еще более укрепил свою роль в сфере квантовых коммуникаций, подписав соглашение о сотрудничестве с ПАО «Ростелеком». В рамках этого партнерства были проведены масштабные лабораторные испытания, комплексное тестирование оборудования отечественных вендоров и запущены первые магистральные линии. Кроме того, были успешно протестированы соединения между центрами обработки данных.
В ходе Петербургского международного экономического форума в этом году РЖД подписал соглашение с Московским инновационным кластером «Ломоносов».
«На базе недавно открытого кластера «Ломоносов» создадут центр технологий квантовых коммуникаций. В нем московские специалисты вместе с коллегами из РЖД займутся разработкой оборудования и подготовкой кадров для проектов в сфере квантовой связи», — сообщила заммэра столицы Наталья Сергунина.
Также соглашение предусматривает создание на территории кластера профильной лаборатории. По итогам исследований эксперты представят модель управления предприятием, которая даст возможность повысить эффективность сотрудников, упростив рабочие процессы.
Сейчас в экосистему квантовых коммуникаций, которую создает холдинг, уже входят более 100 организаций, которые работают в различных сферах (от госструктур до стартапов). При этом конфигурация экосистемы постепенно меняется: к научным, образовательным организациям, разработчикам и производителям оборудования добавляется все больше промышленных предприятий, разработчиков сервисов и операторов связи.
Квантовые коммуникации — это технология с огромными коммерческими перспективами. Защита информации нужна банкам, госведомствам, транспортным компаниям, онлайн-платформам. Когда весь мир сотрясают кибератаки с утечкой конфиденциальных данных миллионов пользователей, защита информации выходит на первый план. И здесь РЖД есть, что предложить потенциальным клиентам. Так что РЖД — это не только поезда и железные дороги, но и квантовые системы мирового уровня.
