Квантовая связь – это новый способ передачи информации, который использует фотоны – кванты света – в качестве носителей данных. Такая система считается невзламываемой, поскольку любое вмешательство в квантовый сигнал будет обнаружено. Однако по информации “РИА Новостей” российские ученые нашли уязвимость в квантовой связи и разработали способ ее устранить.
Проблема заключается в том, что не все фотоны, посылаемые по квантовой линии, являются одиночными. Иногда в импульсе может быть два или более фотонов, и тогда хакер может перехватить один из них и получить ту же информацию, что и легальный получатель. Это называется “квантовая атака с разделением числа фотонов”.
Для защиты от такой атаки необходимо иметь истинный источник одиночных фотонов, который не будет испускать двухфотонные или многоквантовые импульсы. Такие устройства создали российские ученые из Института физики полупроводников имени А. В. Ржанова и Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН.
Физики продемонстрировали, что их устройство способно генерировать одиночные фотоны с частотой до одного гигагерца и с высокой степенью поляризации. Такие параметры делают источник одиночных фотонов подходящим для квантовой связи и квантовых компьютеров.
Однако создание источника одиночных фотонов не решает всех проблем квантовой связи. Для его работы нужны криогенные температуры. Это возможно в лабораторных условиях, но не в массовом производстве. Кроме того, эффективность излучения одиночных фотонов невысока: чуть более десяти процентов. Помимо источника одиночного фотона, нужен еще детектор, который сможет регистрировать квантовый сигнал.
В ИФП СО РАН выбрали компромиссный вариант: лавинный фотодиод. Это компактное устройство с низким энергопотреблением и приемлемыми характеристиками. Эффективность детектора составляет 20 — 30 процентов, что достаточно для реализации идеи квантовой криптографии.
По словам ученого, в России пока нет производства собственных лавинных фотодиодов для оптоволоконной связи с длиной излучения 1,5 микрона. Начав работу в 2015-м, физики из Новосибирска сделали такое устройство, запатентовали технологию выращивания полупроводниковой гетероструктуры и конструкции на ее основе, создали опытные образцы. Сейчас тестируют в однофотонном режиме. В целом все готово к коммерциализации.
Отметим, что Россия активно развивает квантовую связь на своей территории. В 2021-м запустили первую линию квантовой связи длиной 700 километров между Москвой и Санкт-Петербургом. За проект отвечает РЖД, прокладывающая оптоволоконные сети вдоль железнодорожных путей. Следом открыли еще один участок — между Москвой и Нижним Новгородом. В этом году квантовые коммуникации охватят сразу несколько городов.
