Квантовая криптография: действенная защита против скрытой угрозы

Ученые наперегонки работают над квантовой криптографией, которая единственная сможет противостоять квантовому компьютеру в защите цифровой информации от взлома. Как отмечает газета The New York Times, китайские ученые явно добились в этом больших успехов, чем их коллеги из других стран.

Над созданием полноценного квантового компьютера работают десятки ученых и технологических компаний — от Google в США до Alibaba в Китае, пишет The New York Times. Такое устройство, использующее явления квантовой механики для передачи и обработки данных, будет гораздо более эффективным, чем самые мощные существующие компьютеры. Причем настолько, что сможет взламывать самую надежную на данном этапе защиту цифровой информации. Единственный вариант спасения коммерческих и государственных тайн от квантового компьютера — это защита их с помощью квантового шифрования.

Квантовая криптография в отличие от обычной, которая использует для защиты информации математические методы, работает на основе физики, и коды, которые защищают информацию, передаются в ней физическими средствами: электронами, фотонами и т. п. Вполне вероятно, что такой шифр взломать будет невозможно. И именно над созданием такого шифрования трудится сейчас множество ученых в мире, несмотря на то, что угроза в виде квантового компьютера еще не появилась.

Как и во многих других областях, китайским ученым удалось в квантовой криптографии продвинуться вперед дальше, чем другим.

«У Китая очень продуманная стратегия, как овладеть этой технологией,— рассказал The New York Times президент компании Qubitekk, работающей в области квантового шифрования, Дункан Эрл.— Если мы думаем, что можно подождать пять-десять лет, а потом браться за эту технологию, то мы очень сильно опоздаем».

Китай уже вложил десятки миллионов долларов в строительство сетей, которые способны передавать данные с помощью квантового шифрования. В прошлом году китайский космический спутник «Мо-цзы», названный в честь древнекитайского философа, позволил осуществить видеозвонок между Пекином и Веной с помощью квантового шифрования. Кроме того, в прошлом году была запущена квантовая коммуникационная сеть между Пекином и Шанхаем. Правда, на данном этапе квантовое шифрование может использоваться лишь на ограниченные расстояния. В случае с видеосвязью между Пекином и Веной был поставлен рекорд — 7450 км. На земле при использовании оптоволоконных сетей максимальное расстояние составляет 240 км.

Научно-технический университет Китая, участвовавший в запуске «Мо-цзы», возглавил работы по строительству наземной оптоволоконной сети, растянувшейся почти на 2000 км. Власти провинций Аньхой и Шаньдун, по территории которых проходит эта сеть, вложили в этот проект в общей сложности $80 млн. И сейчас сеть расширяется в другие города и регионы страны при масштабной поддержке центральных властей, чтобы к 2030 году выйти на глобальный уровень.

Когда информация передается обычными средствами, она может быть перехвачена на любом участке оптоволоконной сети. А квантовое шифрование может ограничить уязвимость лишь несколькими десятками мест на всей 2000-километровой линии, считает профессор физики Научно-технического университета Китая Чао Ян Люй. «Мы признаем, что это лишь промежуточное решение, не окончательное,— говорит он.— Но это уже огромное улучшение в плане безопасности».

В США ученые изначально сосредоточились на том, чтобы с помощью обычных математических методов создать такие формы шифрования, которые смогут противостоять квантовому компьютеру. Плюс этой технологии в том, что она не требует создания новой инфраструктуры. Но наблюдая за активностью китайских коллег, некоторые американские ученые тоже задумались о квантовой криптографии.

Например, тот же калифорнийский стартап Qubitekk разрабатывает квантовую защиту для энергосетей в Теннесси. Другой стартап — Quantum Xchange — создает сеть квантового шифрования на северо-востоке США. Она, как ожидают, будет обслуживать банки Уолл-стрит и другие компании. Еще один аналогичный стартап создается на базе университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук.

Конечно, отмечает The New York Times, вряд ли успехи таких стартапов могут сравниться с китайскими разработками, учитывая масштабами вложений Китая в необходимую инфраструктуру. Но многие эксперты считают, что более важная работа будет проходить в исследовательских лабораториях, и Министерство энергетики уже финансирует экспериментальную сеть в Чикаго, которая сможет превзойти китайские аналоги.

Национальные лаборатории в Лос-Аламос и Оук-Ридж сотрудничают с Qubitekk в защите квантовыми технологиями энергосетей. Quantum Xchange прокладывает линию связи с квантовым шифрованием между Манхэттеном и Ньюарком, и со временем она соединит крупные банки, работающие в этих городах, а потом и по всему Восточному побережью США.