Квантовая связь в России и за рубежом: разные подходы к построению сети будущего

Квантовая связь в России и за рубежом: разные подходы к построению сети будущего

В августе 2024 года Министерство науки и высшего образования России объявило о расширении национальной сети квантовой связи. Согласно информации Газете.Ru, проект реализуется в рамках НТИ1 и предполагает подключение новых узлов, интеграцию с госсектором и использование действующих каналов связи в крупных городах. В числе операторов квантовых участков — МГУ, МФТИ и НИТУ «МИСИС». Эти системы уже позволяют передавать ключевую информацию с использованием квантового распределения ключей (QKD), причём на классической оптоволоконной инфраструктуре.

Российский QKD-канал на обычном оптоволокне: защита данных без замены кабелей
Российский QKD-канал на обычном оптоволокне: защита данных без замены кабелей

По информации TAdviser, март 2025, в России развёрнуты более 25 квантовых каналов, в том числе между московскими вузами и учреждениями. Протоколы QKD, которые основаны на законах квантовой физики, позволяют гарантированно обнаруживать любые попытки перехвата информации. Технология внедряется в структуру защищённых государственных коммуникаций, при этом не требует перестройки всей телекоммуникационной инфраструктуры — используется существующее городское волокно.

В то же время за рубежом реализуются проекты, направленные на построение фундаментально иной архитектуры квантового интернета — такой, где передаётся не только защищённый ключ, но и само квантовое состояние. Примером стал эксперимент Гарвардского университета, который был проведён совместно с Imperial College London, август 2024. В ходе работы был осуществлён перенос квантового состояния между двумя удалёнными узлами квантовой памяти, размещёнными в разных зданиях. В передаче использовались нанофотонные резонаторы и алмазы с кремниевыми вакансиями, что обеспечило высокую точность передачи и устойчивость состояния при транспортировке на 40 км.

Northwestern University, декабрь 2024 провёл первый эксперимент по квантовой телепортации через действующие линии связи городского интернета. Хотя речь идёт о лабораторной установке, работающей в ограниченном диапазоне, учёные доказали, что технология совместима с инфраструктурой, аналогичной той, что используется в российских QKD-сетях. Однако для масштабирования квантовой телепортации необходимы квантовые повторители, которые в России пока не применяются.

Схема экспериментальной установки для интерфейса QD-квантовой памяти. (A) Схема уровня энергии для телекоммуникационного протокола квантовой памяти ORCA в парах рубидия. (B) Схема образца полупроводника QD с полупроводниковым нижним DBR, метаморфическим буфером (MMB) и оксидным верхним DBR. (C) Экспериментальная настройка гибридного интерфейса для хранения фотонов от однофотонного источника QD в квантовой памяти.
Схема экспериментальной установки для интерфейса QD-квантовой памяти. (A) Схема уровня энергии для телекоммуникационного протокола квантовой памяти ORCA в парах рубидия. (B) Схема образца полупроводника QD с полупроводниковым нижним DBR, метаморфическим буфером (MMB) и оксидным верхним DBR. (C) Экспериментальная настройка гибридного интерфейса для хранения фотонов от однофотонного источника QD в квантовой памяти.

По оценке Центра квантовых технологий МГУ, март 2025, для перехода от QKD к полноценной квантовой сети, в которой передаётся не только ключ, но и информация в форме кубитов, требуется создать собственную элементную базу и обеспечить высокоточные синхронизированные каналы. Без этого невозможно обеспечить устойчивость запутанных состояний на больших расстояниях.

Пока российские проекты ориентированы на практическое использование существующих решений. В МИСИС, 2024 реализуется проект интеграции фотонных каналов с квантовыми процессорами на сверхпроводниках. Эта разработка нацелена на создание прототипа квантового узла, совместимого с отечественными стандартами безопасности и инфраструктурой. В перспективе такие узлы могут стать частью распределённой сети квантовой обработки данных.

Компания FirstVDS, январь 2024 подчёркивает, что главным вызовом остаётся отсутствие унифицированных протоколов и оборудования для массового развёртывания. Даже при наличии научных достижений отсутствуют промышленные квантовые маршрутизаторы, способные управлять потоками кубитов в реальном времени. Кроме того, необходима юридическая и нормативная база для интеграции квантовых решений в критическую инфраструктуру.

Microsoft, ноябрь 2023 разработала дорожную карту квантового интернета, где подробно описаны этапы перехода от экспериментальных сетей к национальным инфраструктурам. Ключевым этапом там также названо создание квантовых повторителей и объединение региональных узлов через телепортированные состояния.

  1. Национальная технологическая инициатива (НТИ) — это объединение представителей бизнеса и экспертных сообществ для развития в России перспективных технологических рынков и отраслей.

LEAVE A REPLY