29 октября в рамках II Всероссийского форума с международным участием «Цифровизация – 2019» в МГУ прошла научно-практическая лекция «Квантовые коммуникации», спикером которой стал представитель Центра компетенций (ЦК) НТИ «Квантовые коммуникации» на базе НИТУ «МИСиС», старший научный сотрудник Российского квантового центра Денис Сыч. Модератором сессии выступила директор Национального центра цифровой экономики МГУ, на базе которого действует ЦК НТИ по большим данным, Татьяна Ершова.
В ходе лекции Татьяна Ершова отметила, что в рамках форума были организованы 8 специальных секций в сотрудничестве с 9 ЦК НТИ по таким сквозным технологиям, как искусственный интеллект (МФТИ), квантовые технологии (МГУ), новые производственные технологии (СПбПУ), технологии создания новых и портативных источников энергии (ИПХФ РАН), технологии виртуальной и дополненной реальности (ДВФУ), технологии хранения и анализа больших данных (МГУ), технологии компонентов робототехники и мехатроники (Университет Иннополис), технологии распределенного реестра (СПбГУ), технологии квантовых коммуникаций (МИСиС).
Денис Сыч рассказал участникам сессии 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.
Татьяна Ершова на форуме «Цифровизация ‒ 2019». НЦЦЭ МГУ
«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 года ученые IBM успешно построили и испытали прототип процессора с 50 кубитами, в марте 2018 года компания Google объявила о том, что ей удалось построить 72-кубитный квантовый процессор Bristlecone, а в октябре 2019 года специалисты Google сообщили, что ими был разработан 53-кубитный квантовый процессор Sycamore.
Одной из наиболее актуальных задач тысячелетия докладчик назвал проблему классификации сложности алгоритмов. Помочь решить эту проблему 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 Денис Сыч рассказал о направлениях технологии квантового распределения ключей: защита передачи данных, защита хранения данных, а также аутентификация (доверенное управление инфраструктурой и робототехникой).
Среди лидеров по коммерциализации квантовых технологий докладчик назвал IDQ, представившую первый продукт еще в 2001 году, и компанию QuantumCTek. Эксперт также рассказал, что на сегодня 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, QuintessenceLabs, Toshiba, Huawei. Ранее в этот список можно было включить и закрывшийся бизнес Securenet.
Затем Денис Сыч рассказал о ЦК НТИ по квантовым коммуникациям, основными направлениями деятельности которого являются квантовое распределение ключей и квантовая криптография. Центр также 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 соответствующей дорожной карты нацпрограммы «Цифровая экономика Российской Федерации».
Текст: Аврора Яровикова.
