ОАО «РЖД» создаст экосистему развития и внедрения технологий квантовых коммуникаций
В начале осени правительственная комиссия по цифровому развитию, использованию информационных технологий для улучшения качества жизни и условий ведения предпринимательской деятельности утвердила дорожную карту развития высокотехнологичной области «Квантовые коммуникации», разработанную специалистами Департамента квантовых коммуникаций (ЦКК) ОАО «РЖД» во взаимодействии с другими подразделениями холдинга, ведущими экспертами и отраслевыми организациями. Одобрение этого стратегического документа поспособствует дальнейшей разработке и продвижению технологии на российском и мировом рынках, в частности стандартизации и сертификации оборудования, а также построению модели взаимодействия разработчиков, интеграторов, телекоммуникационных операторов и конечных потребителей.Первый вице-премьер РФ Андрей Белоусов заявил, выступая в Совете Федерации в конце сентября текущего года, что квантовые технологии станут одним из приоритетов государственной политики в сфере технологического развития России на ближайшие годы.
Как сообщил «Гудку» заместитель начальника ЦКК Павел Дорожкин, в выборе компании «РЖД», ответственной за развитие технологий квантовых коммуникаций, нет ничего неожиданного: холдинг владеет и эксплуатирует более 70 тыс. км оптоволоконных сетей, проложенных главным образом вдоль железных дорог. Дочерняя компания РЖД – АО «Компания ТрансТелеКом» оперирует частью оптоволоконных линий перевозчика и работает с миллионами абонентов – физическими и юридическими лицами, государственными структурами.
«Оптоволоконные линии идут вдоль развитой железнодорожной инфраструктуры, что создаёт идеальный плацдарм для строительства и эксплуатации магистральных оптоволоконных квантовых сетей, размещения промежуточных узлов сети, обеспечения распределения квантовых ключей по наиболее важным географическим направлениям страны», – отметил он.
С точки зрения внедрения и использования технологий квантовых коммуникаций ОАО «РЖД» – это, помимо непосредственно оптоволоконных линий связи, огромная информационная инфраструктура.
«Понятно, что только задачи обеспечения безопасности внутреннего служебного трафика, систем мониторинга и управления объектами железнодорожной инфраструктуры, передачи клиентских данных, уже это представляет собой большую сферу практического применения для квантовых коммуникационных систем», – рассказал Павел Дорожкин.
Кроме того, у РЖД имеются собственные исследовательские институты, работающие в том числе в области информационных технологий, ведётся активная работа с фондами развития, в том числе со «Сколково», Фондом содействия инновациям, Российской венчурной компанией. Проводятся собственные и совместные инновационные разработки в направлении беспилотного движения, систем контроля и мониторинга с применением искусственного интеллекта, спутниковых геоинформационных технологий и так далее. Также есть потенциальный интерес и к квантовым вычислениям – по понятной причине наличия большого количества задач по оптимизации трафика.
Для подготовки и реализации программы развития квантовых коммуникаций в РЖД создан специальный профильный департамент – квантовых коммуникаций, в который вошли профильные специалисты.
«Коллектив продолжает гармонично расти и, мы надеемся, сможет обеспечить полноценное развитие отрасли в рамках порученной правительством задачи по реализации дорожной карты», – отметил Павел Дорожкин.
РЖД подготовили соответствующую дорожную карту развития квантовых коммуникаций, которая принята правительством в августе текущего года. Работа над реализацией мероприятий, прописанных в документе, стартовала уже с весны 2020 года – ещё до его формального утверждения.
«В рамках дорожной карты поставлены очень амбициозные задачи – по объёму рынка, по протяжённости квантовых сетей, по уровню развития технологий – оптоволоконной, атмосферной и спутниковой квантовой связи, по обеспеченности кадрами», – заметил Павел Дорожкин.
Речь идёт о развитии порядка десятка приоритетных блоков технологий, реализации более 120 мероприятий и проектов, создании более 75 различных продуктов и сервисов. Будет также обеспечена подготовка профильных специалистов.
Основной целью дорожной карты должен стать выход России на лидирующие глобальные позиции в технологиях, продуктах и сервисах в области квантовых коммуникаций.
Для достижения этих целевых показателей РЖД необходимо ответить на ряд вызовов, которые стоят перед современными технологиями квантовых коммуникаций.
Первый блок – это технологические вызовы. В первую очередь это ограниченное расстояние, на которое можно передавать оптический квантовый сигнал по оптоволокну без применения специальных повторителей, доверенных промежуточных узлов.
Ведётся работа по увеличению дальности серийно доступных систем квантовых коммуникаций. В частности, применяются сверхчувствительные детекторы, способные детектировать без потерь и лишнего фонового шума практически каждый долетающий до них фотон.
«Для примера приятно упомянуть, что в области подобных решений Россия находится в лидерах, системы российского производства используются в подобных квантовых коммуникационных системах (и не только в них) по всему миру, – рассказал Павел Дорожкин. – Также в рамках дорожной карты запланированы задельные работы по направлению квантовых повторителей, которые потенциально, в будущем, могут позволить обойтись без доверенных промежуточных узлов в квантовых оптоволоконных сетях. Альтернативой наземному оптоволокну является распределение квантового ключа с использованием низкоорбитальных спутников в качестве доверенного промежуточного узла – и в данном направлении тоже идёт интенсивная работа».
Следующий технологический вызов – это полная интеграция систем квантовых коммуникаций с современной телекоммуникационной инфраструктурой. В частности, необходимо обеспечить передачу сверхслабых квантовых оптических сигналов по тому же самому волокну, по которому идёт мощный высокоскоростной телекоммуникационный сигнал. Необходимо обеспечить совместимость оборудования на уровне стандартов и интерфейсов.
Другая технологическая проблема – это масштабирование систем квантовых коммуникаций. Первый шаг в создании оптоволоконных систем – это реализация соединений в геометрии «точка-точка».
«Такой шаг уже достаточно давно сделан, подобных пилотных линий довольно много – и у нас, и за рубежом. Другой вопрос – когда мы начинаем планировать и реализовывать квантовые сети сложной геометрии, включающие в себя как протяжённые магистральные линии с большим количеством промежуточных доверенных узлов, так и городские сети с различными нетривиальными конфигурациями, большим количеством конечных пользователей. В этом месте возникает новый класс проблем, связанных с управлением сетями, маршрутизацией, обеспечением надёжности и так далее», – прокомментировал Павел Дорожкин.
«Работа идёт в направлении развития производств, создания специальных решений для массового пользователя. А также, что очень перспективно, разработки и производства портативных систем в конфигурации «на чипе». Когда квантовый передатчик «Алиса» (а в перспективе и приёмник – «Боб») можно будет произвести в виде небольшого чипа, оптической интегральной схемы (дешёвой при массовом производстве, устойчивой к внешним воздействиям, стабильной и не требующей сложной оптической настройки), тогда мы увидим совершенно иные горизонты внедрения и использования квантовых систем, в том числе систем квантовых коммуникаций. Работы по созданию таких систем «на чипе» также запускаются, и мы очень надеемся на их быстрый прогресс – это нужно всему рынку», – пояснил Павел Дорожкин.
Требуется создать полную экосистему развития и внедрения технологий квантовых коммуникаций, которая начинается с подготовки профильных специалистов в квантовых технологиях, продолжается научными исследованиями и разработками, формированием общих стандартов и регламентов, поддержкой производства и заканчивается мерами по развитию рынка, стимулированию и поддержке спроса.
«В стране есть ряд научно-исследовательских организаций, производственных предприятий разного калибра (от стартапов до госкорпораций), операторов связи, фондов развития и других организаций, так или иначе (напрямую или опосредованно) работающих в направлении развития квантовых коммуникаций. У всех есть определённые мандаты на деятельность, планы, компетенции, интересы, которые целесообразно объединять с целью эффективного развития отрасли. В частности, в плане научно-технических разработок требуется определённым образом сбалансировать работы, ведущиеся и планируемые различными научно-исследовательскими организациями, чтобы, с одной стороны, поддержать здоровую конкуренцию, но, с другой – обеспечить взаимодополняющее развитие без лишнего расходования ресурсов, предоставив возможность каждой организации заниматься тем, в чём она наиболее компетентна, при этом ни о ком не забыв», – резюмировал Павел Дорожкин.