В рамках проекта QuNET исследователи продемонстрировали, как надёжно работает распределение квантовых ключей через гибридные и мобильные каналы. Результаты стали важными вехами для суверенной коммуникации с квантовым обеспечением в Германии и были опубликованы в New Journal of Physics.
Квантовая связь — ключевая технология для долгосрочной безопасности данных
Квантовая связь считается важнейшей технологией для долгосрочной безопасности данных, а значит, и для технологического суверенитета Германии и Европы. В её основе лежит распределение защищённых криптографических ключей на основе квантово-физических процессов — распределение квантовых ключей (QKD).
QKD будет важна не только для обеспечения высокой безопасности связи в правительственных учреждениях, армии и бизнесе, но и поможет защитить данные, которые мы используем в повседневной жизни.
Партнёры проекта
К проекту Fraunhofer IOF присоединяются Fraunhofer HHI, Институт науки о свете Общества Макса Планка в Эрлангене, Университет Фридриха Александра в Эрлангене-Нюрнберге и Институт связи и навигации DLR в Оберпфаффенхофене.
Демонстрации проекта
В 2021 году партнёры проекта продемонстрировали первую квантово-защищённую видеоконференцию между двумя федеральными органами в Бонне. В 2023 году была продемонстрирована демонстрация специальной точечной связи в Йене.
В 2024 году персональные данные были переданы из столичной волоконно-оптической сети Берлина в Федеральное печатное управление, а в 2025 году в другом эксперименте с использованием исследовательского самолёта из Германского аэрокосмического центра был осуществлён обмен квантовой информацией.
На основе этих экспериментов была опубликована научная статья, в которой участвующие институты показывают, как они могут использовать и сочетать различные технологии для квантово-защищённой связи. Это важный шаг на пути к межрегиональному использованию квантовых технологий.
Квантовые сигналы чрезвычайно хрупкие
Квантовые сигналы чрезвычайно хрупкие, часто состоят всего из нескольких фотонов (световых частиц). Их передача по оптоволокну требует значительных усилий, но уже доказала свою эффективность и обеспечивает беспрецедентный уровень безопасности.
Интеграция квантовых ключей в мобильные и гибридные системы
В Йене были испытаны несколько систем, которые позволяют передавать квантовые ключи даже через турбулентный воздух. Это путь к созданию высокомобильных и специальных соединений. Например, это можно использовать для преодоления разрывов в оптоволоконных сетях. Задача здесь — соединить принципиально разные аппаратные и программные компоненты.
«Мы продемонстрировали, что различные протоколы QKD и типы каналов могут быть интегрированы в функционирующую общую сеть. Эта неоднородность ещё нигде в мире не была опубликована», — комментирует доктор Матиас Гой из Fraunhofer IOF в технической статье.
Одним из направлений работы являются технические методы, используемые для обеспечения стабильных квантовых каналов в системах со свободным лучом даже при наличии атмосферной турбулентности. Кроме того, команда интегрировала каналы связи со свободным пространством в существующие волоконно-оптические сети, создав тем самым перспективную городскую сеть для квантовой эпохи.
Результаты являются ключевым компонентом в установлении технологического суверенитета в области квантовой связи как ключевой технологии в исследованиях кибербезопасности.
«Это позволяет нам накапливать технологический опыт в Германии и снижать зависимость в критически важной для безопасности области будущего», — подчёркивает доктор Гой.
Пока что квантово-защищённые соединения тестировались через локальные волоконно-оптические и сети со свободным пространством. Следующий шаг — демонстрация разработанных технологий в общенациональной сети узлов в Берлине, Йене, Эрлангене и Оберпфаффенхофене. Для этого планируется создать распределённую сеть волоконно-оптических и каналов со свободным пространством, а также оптических наземных станций для будущей спутниковой квантовой связи.
«Таким образом, мы готовим переход от локальных испытательных полигонов к масштабируемым сетям», — говорит Гой. Долгосрочная цель — создать суверенную квантовую сеть, которая обеспечит безопасную связь для государства, экономики и критически важной инфраструктуры.
Предоставлено Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF