В РАН прошло экспертное обсуждение отчёта об итогах реализации дорожной карты развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации» в 2025 году
Во вторник, 28 апреля, на заседании Научного совета РАН «Квантовые технологии» прошло экспертное обсуждение отчёта об итогах реализации дорожной карты развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации» в 2025 году. Заседание прошло под председательством президента Российской академии наук Геннадия Красникова.
«Поддержка фундаментальных исследований — важный фактор успешной реализации дорожной карты. Поэтому необходима синергия между академическими институтами и промышленностью. Это обеспечит непрерывное развитие технологической цепочки и внедрение инноваций», — отметил глава РАН.
Ранее члены бюро Научного совета РАН и члены Научного совета РАН провели экспертную оценку отчёта ОАО «РЖД» об итогах реализации дорожной карты развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации» в 2025 году. Заместитель председателя Научного совета РАН «Квантовые технологии» академик РАН Александр Горбацевич сообщил о результатах проведённой экспертизы, представленных в сводной экспертной анкете, после чего состоялось голосование за одобрение отчёта и итогов выполнения дорожной карты за предыдущий год. Положительное решение было принято большинством голосов. На основе этого решения Экспертный совет РАН по высокотехнологичному направлению «Квантовые коммуникации» направит итоговое заключение в профильное министерство.
В научной части заседания прозвучали доклады, в которых были более подробно раскрыты основные достижения в области квантовых коммуникаций за 2025 год.
«На сегодняшний день построено свыше 7800 км магистральной квантовой сети. Она развернута на инфраструктуре девяти железных дорог и объединяет 27 регионов страны и 13 городов-миллионников. Сейчас завершена сертификация оборудования, которое применяется в сети, и сформирована необходимая нормативно-правовая база. Это позволяет переходить от пилотных внедрений к промышленной эксплуатации технологий», — сообщил заместитель генерального директора — главный инженер ОАО «РЖД» Валерий Танаев.
В систему квантовой коммуникации, добавил он, уже входят более 180 организаций. В том числе институты, находящиеся под научно-методическим руководством РАН, передовые исследовательские центры и ведущие научные учреждения. Образовательные программы в сфере квантовых коммуникаций и в смежных областях действуют в 32 вузах. С 2020 по 2025 год подготовлено более тысячи специалистов.
Начальник департамента квантовых коммуникаций ОАО «РЖД» Артур Глейм отметил, что первый этап дорожной карты предполагал создание базовых технологий для развития квантовых сетей федерального масштаба. Следующая стадия включает переход к решениям, которые обеспечат технологическое лидерство России в этой сфере.
«В нашей стране реализуется гибридная архитектура квантовой сети — с опорой на спутниковый и наземный сегменты. Проект такой системы предложен к обсуждению экспертным сообществом. Согласно расчётам, чтобы обеспечить квантовой связью территорию России, космическая группировка должна включать три геостационарных и порядка тридцати низкоорбитальных аппаратов, соединённых лазерными каналами связи. В 2027 году изготовят первый специализированный спутник такого рода, а в 2028 году его запустят на орбиту для лётных испытаний», — поделился в своём докладе научный руководитель Центра квантовых технологий Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова Сергей Кулик.
Наземный сегмент, рассказал учёный, будет представлен прежде всего инфраструктурой АО «РЖД». Сигналы со спутников будут принимать 10–15 опорных станций с телескопами диаметром от 0,6 до 1 метра, расположенных вдоль магистральной сети. От них распространение ключей пойдёт по оптоволоконным линиям. Расчёты показали, что при реализации предложенных решений стоимость передачи одного ключа не превысит двух рублей.
Директор Казанского научного центра РАН Алексей Калачёв в своём выступлении сообщил, что в рамках дорожной карты также был успешно собран и протестирован элементарный сегмент квантового повторителя. Проект выполнен совместно с Институтом прикладной физики РАН.
Эти устройства, пояснил учёный, — базовые элементы будущих протяжённых квантовых сетей и интернета. Предполагается, что они будут выполнять функцию «ретранслятора» квантовых запутанных состояний и позволят распределять их на большие расстояния. «Сначала запутанность создаётся между устройствами квантовой памяти на концах элементарных сегментов. Затем благодаря обмену запутыванием это состояние распределяется между конечными точками квантовой сети. На сегодняшний день поставлено несколько экспериментов, в которых продемонстрированы элементарные сегменты такой системы».
Однако, пояснил специалист, сохраняется ряд проблем, которые препятствуют практическому применению квантовых повторителей. Это низкая скорость формирования ключа, отсутствие устройств долговременной квантовой памяти и другие.
Далее прозвучал доклад руководителя лаборатории «Оптика кристаллов и гетероструктур с экстремальной двумерностью» Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН Алексея Топорова, который рассказал о разработке источников одиночных фотонов для систем квантового распределения ключей. «Для этих целей используют фотоны телекоммуникационного C-диапазона (1,55 мкм). Их генерацию осуществляют с помощью одиночной квантовой точки. В качестве оптимальной структуры для такой системы была выбрана комбинация из арсенида индия в матрице индий-галлий-мышьяк на подложке арсенида галлия с метаморфным буферным слоем. Разработанная структура, добавил он, представляет собой столбчатый микрорезонатор, где квантовые точки размещены в области максимума электромагнитного поля».
По созданной технологии, уточнил Алексей Топоров, сначала изготавливают фотонный чип с несколькими сотнями резонаторов, из которых отбирают лучшие. Основной параметр созданных изделий — вероятность генерации фотона в волоконную моду — достиг 11 %, что вдвое превысило мировой рекорд для такого класса устройств. В дальнейшие планы учёных входит разработка компактного прибора, который помещается в криостат. Кроме того, системы будут автоматически распознавать и конфигурировать устройство после его подключения.
Сообщение заведующего лабораторией элементной базы квантовых коммуникаций в Национальном исследовательском университете «МИСИС» Романа Шахового было посвящено созданию устройства, которое призвано защитить квантовую сеть не только от внешних «хакеров», но и от собственных администраторов, у которых есть доступ к узлам связи. Для этого учёные создали схему с заведомо «недоверенным» центральным узлом. По словам разработчиков, даже если кто-то контролирует этот узел или подменил его оборудование, он не сможет узнать секретный ключ, поскольку видит лишь бесполезные для расшифровки результаты случайных совпадений.
Такая технология востребована для квантовых сетей с повышенной безопасностью — например, банковских систем или госструктур, где важно исключить риск от внутренних нарушителей. Однако, поделился Роман Шаховой, пока предложенный протокол не преодолевает фундаментальных пределов квантового канала. Чтобы внедрить разработку, нужно обойти ряд ограничений. Одно из них — длительность накопления ключа для его передачи на дальние расстояния, из-за чего абоненты будут простаивать в «очередях». В связи с этим ближайшие шаги разработчиков — переход на многоканальные сверхпроводниковые детекторы и поиск компромисса между дальностью связи, скоростью генерации ключа и временем сеанса.
Со своей стороны, доцент Высшей школы прикладной физики и космических технологий Санкт Петербургского политехнического университета Петра Великого Андрей Медведев доложил о детекторе фотонов с минимальным уровнем шума. Такие устройства нужны для развития дальних линий квантовой связи. «Перед нами стояла задача добиться характеристик лучших зарубежных аналогов при максимальной локализации производства компонентов и программного обеспечения. Для этого мы испытывали различные лавинные фотодиоды. Было проведено большое количество измерений различных характеристик».
Разработчики уложились в требования технического задания — не более 5 % по послелавинным срабатываниям, создали опытный образец изделия и конструкторскую документацию. Испытания в Российском квантовом центре подтвердили возможность использования детектора в широком спектре задач, в том числе, нехарактерных для систем квантового распределения ключей.
Также в рамках Совета о новом отечественном средстве защиты информации с поддержкой квантовых и классических ключей, которое обеспечивает шифрование данных с производительностью до 200 Гбит/с и класс защиты КВ, рассказал Александр Куракин (ООО «Специальный Технологический центр»). В свою очередь, авторскую методику оценки типовых угроз и их последствий для критической информационной инфраструктуры представил Антон Науменко (ООО «СФБ Лаб»).
