Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ) достиг значительного прорыва в области связи, представив новую реализацию беспроводной квантовой связи, основанную на отечественном серийном оборудовании.
Квантовое распределение ключей (КРК) является одним из самых надежных и безопасных способов обеспечения защиты информации при ее передаче между удаленными абонентами. В настоящее время активно разрабатываются и строятся протяженные квантовые сети, объединяющие десятки и сотни абонентов.
В России также активно развиваются межвузовские квантовые сети, связывающие различные университеты с помощью волоконно-оптического кабеля. Однако использование оптического кабеля ограничено в случае связи с мобильными объектами из-за технических, экономических или политических причин.
В такой ситуации использование атмосферных оптических линий связи, защищенных квантовым распределением ключей, становится наиболее оптимальным решением. В мире уже проводятся исследования в этой области, и в России, в университетах, таких как МГУ им. Ломоносова и Университет ИТМО, были созданы экспериментальные установки для демонстрации квантового распределения ключей в свободной атмосфере. Однако настройка и поддержка такого специализированного научного оборудования требуют наличия высококвалифицированных специалистов и дополнительного персонала для обеспечения безопасности установки от несанкционированного доступа.
МТУСИ выбрал другой подход к созданию устройств квантовой связи в атмосфере, сосредоточившись на простоте, надежности и унификации оборудования, которое может использоваться инженерами-связистами после прохождения соответствующего курса обучения. Разработка основана на модульном принципе, позволяющем использовать серийные решения, разработанные отечественными компаниями для волоконно-оптических линий связи, и соединять их с оборудованием для атмосферной оптической связи.
Первые эксперименты, проведенные МТУСИ в сотрудничестве с QRate и “МОСТКОМ”, показали перспективность выбранного подхода и выявили необходимость доработки некоторых компонентов, таких как оптические терминалы и алгоритмы синхронизации для квантового распределения ключей.
Благодаря сотрудничеству МТУСИ и АО “МОСТКОМ”, оптические терминалы были модернизированы, что позволило снизить потери фотонов в квантовом канале с помощью стандартных механизмов настройки. Затем научно-образовательный комплекс EMQOS 1.0, производства QRate, был подключен к атмосферной оптической связи после проведения доработок инженерами с кафедры “Направляющие телекоммуникационные среды” МТУСИ и НИО “Квантовый центр” МТУСИ. Это позволило МТУСИ впервые осуществить передачу квантового ключа на расстояние 180 метров в свободной атмосфере с использованием учебного комплекса EMQOS 1.0.
Терминалы атмосферной оптической связи были установлены на крышах двух учебных корпусов МТУСИ, и проводится постоянный мониторинг характеристик как квантового, так и классического каналов связи. Полученные результаты исследований были представлены на конференции WECONF2023 в Санкт-Петербурге. МТУСИ является пионером в области атмосферной квантовой связи с уникальным научно-образовательным комплексом, доступным для использования в образовательном процессе и научных исследованиях.
Внедрение беспроводной квантовой связи в атмосфере открывает новые перспективы для обеспечения безопасности информационных систем и передачи конфиденциальной информации. Разработки МТУСИ позволят использовать квантовые каналы связи для мобильных объектов, где прокладка оптических кабелей невозможна или затруднительна. Кроме того, использование отечественного серийного оборудования значительно снизит стоимость развертывания квантовых сетей и увеличит их масштабируемость.
