Среди областей науки и технологий, в которых в 2004 году был достигнут заметный прогресс, по праву числится квантовая криптография. Собственно, это пока единственная сфера, где не только правительственные организации, спецслужбы и финансовые учреждения, но и простые пользователи уже очень скоро почувствуют преимущества квантовых информационных технологий.

В самом деле, успехи здесь очевидны. Еще в начале года исследовательские группы из ведущих научных центров Европы, Азии и США заявили, что они близки к запуску своих разработок в серийное производство. Нью-йоркская компания MagiQ Technologies (magiqtech.com) и женевская id Quantique (idquantique.com) уже приступили к продажам оборудования для квантовой криптографии. Цены в диапазоне 50-100 тысяч долларов, в принципе, уже доступны для крупных финансовых учреждений. Вот-вот на рынок выйдут и такие "тяжеловесы", как NEC, Toshiba и Hewlett-Packard. Имеются солидные потребители новых продуктов, например, Visa International. Заинтересованы в них и правительственные организации. Так, в марте Евросоюз запустил 4-летнюю программу "Безопасные коммуникации на основе квантовых вычислений" (Secure Communications with Quantum Computing) с бюджетом в 11 миллионов долларов. Вообще же в мире в ближайшие три года на развитие квантовой коммуникационной инфраструктуры будет потрачено около 50 миллионов долларов, а возможно, и больше. Все это способствует быстрому прогрессу в отрасли.

Уже весной японские ученые из NEC (nec.com), Организации прогресса в области телекоммуникаций Японии и Японского агентства науки и технологии сообщили, что им удалось передать единичный фотон по оптоволоконному каналу на 150 км, побив, тем самым, свой же прошлогодний (июль 2003) рекорд в 100 км. В частности, они смогли преодолеть главную трудность, препятствующую передаче фотона на расстояния, превышающие 100 км, и связанную с тем, что в результате рассеяния фотонов в оптоволокне уровень шума постепенно возрастает и на больших расстояниях препятствует надежному детектированию единичных фотонов ("КВ", №14'2004).

100-километровый рубеж передачи защищенных данных по оптоволоконным каналам связи преодолели и британские исследователи из Toshiba Research Europe (toshiba-europe.com/research), о чем сообщили на прошедшей в начале июня в Балтиморе (США) конференции по лазерам и электро-оптике ("Conference on Lasers and Electro-Optics" - CLEO: cleoconference.org).

В мае ученые из Национального института стандартов и технологии США (NIST, qubit.nist.gov) сообщили ("Optics Express", Vol. 12, No. 9, P. 2011-2016, 03.05.2004) о создании самой быстрой квантовой криптографической системы, способной передавать поток единичных фотонов, с помощью которого генерируется секретный ключ, т.е. случайная последовательность битов, используемая для шифрования сообщения, через воздушное пространство со скоростью 1 миллион бит в секунду, превосходя аналоги в 100 раз. Сгенерированный ключ передавался туда и обратно между двумя зданиями института, находящимися на расстоянии 730 м ("КВ", №19'2004).

Тогда же, весной (21 апреля), австрийские ученые из Венского университета (quantum.at), немецкие ученые из Университета Людвига-Максимиллиана (Ludwig-Maximillians University: scotty.quantum.physik.uni-muenchen.de) и специалисты компании ARC Seibersdorf Research (arcs.ac.at) впервые осуществили перевод денег, используя запутанные фотоны для создания коммуникационного кода, защищенного от взлома. 3000 евро были переведены между муниципалитетом Вены и Bank Austria Creditanstalt для Венского университета. Здания находились на расстоянии 500 метров, но использованная оптоволоконная линия реально имела протяженность 1,5 километра, так как была проложена по подземным сантехническим коммуникациям. Таким образом, впервые была продемонстрирована принципиальная возможность создания квантовых криптографических ключей для осуществления защищенных финансовых транзакций ("КВ", №19'2004; подробности см.: quantenkryptographie.at/Quantum%20Cryptography%2021%20April%2004.pdf). По словам руководителя проекта Антона Цайлингера, созданная учеными установка позволяет, в принципе, осуществлять транзакции на расстояния до 20 км.

И вот уже в начале лета (3 июня) в Кембридже (Массачусетс, США) была запущена в действие первая в мире компьютерная сеть Quantum Net (Qnet), состоящая более чем из двух узлов, безопасность связи в которой обеспечивалась с помощью квантовой криптографии. Сеть связала компьютеры Кембриджского и Гарвардского университетов. В ближайшее время к ней будут подключены и компьютеры Бостонского университета. Пока Quantum Net состоит из шести серверов, которые могут быть интегрированы с обычным интернетом. Данные в Qnet передаются по оптоволоконным кабелям, протянутым на 10 км между кембриджской компанией BBN Technologies (bbn.com) и Гарвардским университетом. Криптографический ключ шифровался в состояниях поляризации серий единичных фотонов ("КВ", №23'2004, подробности описаны в электронном препринте: "Quantum Cryptography in Practice", arxiv.org/pdf/quant-ph/0307049.pdf). Коммерческим внедрением данной разработки будет заниматься британская компания QinetiQ на контрактной основе.

Прогресса на пути создания в будущем квантовых вычислительных сетей достигли ученые Технологического института штата Джорджия (gatech.edu) Д.Н.Мацукевич и А.Кузьмич (D. N. Matsukevich and A. Kuzmich), разработав технику переноса информации, закодированной в состояниях атомов рубидия, в состояния единичных фотонов (gtresearchnews.gatech.edu/newsrelease/quantumtrans.htm; "Science", Vol. 306, No. 5696, P. 663-666, 22.10.2004). Такой перенос имеет очень важное значение для реализации масштабируемых квантовых компьютеров, а также для развития квантовых сетевых технологий. Практически использовать данную методику будет возможно уже лет через 7-10.

Были в течение года и другие достижения, например, в усовершенствовании техники управления единичными фотонами ("Nature", (Vol. 430, Р. 654-657, 5.08.2004; "КВ" №33'2004), в передаче запутанных фотонов на расстояние более полукилометра через воздушное пространство и др. И год завершился вполне оптимистично сообщением физиков и инженеров из Quantum Information Group (toshiba-europe.com/research/crl/QIG) компании Toshiba Research Europe в Кембридже о том, что ими создана первая надежная автоматическая криптографическая система, которая во время испытаний непрерывно без сбоев проработала в течение недели. При этом система, основанная на единичных фотонах, была способна передавать тысячи квантовых криптографических ключей в секунду на расстояние, превышающее 100 км. Испытания проводились совместно с британской телекоммуникационной компанией MCI (mci.com). Впереди тестирование системы в лондонском Сити. На рынке она позиционируется для использования, главным образом, в финансовом секторе и в области телекоммуникаций, в частности, совместно с компанией MCI.

Toshiba Research Europe является участником финансируемого Евросоюзом проекта по созданию "Глобальной сети для безопасной коммуникации, основанной на квантовой криптографии" (Global Network for Secure Communication based on Quantum Cryptography) SECOQC (secoqc.net), очередной этап которой стартовал 1 апреля 2004 г. Цель программы - создать для граждан европейских государств, компаний, учреждений и организаций надежный инструмент для безопасной коммуникации, который принес бы значительные преимущества для экономики единой Европы.

И, как видно даже из моего короткого обзора, европейские ученые и инженеры действительно имеют определенные преимущества в развитии квантовых информационных и коммуникационных технологий. Европейское космическое агентство уже разрабатывает планы создания защищенных каналов космической связи как элемента будущей глобальной сети.

Эти успехи нашли признание в присуждении международной группе физиков из шести европейских стран и США престижной ежегодной премии Декарта (cordis.lu/science-society/descartes) в 1 миллион евро за исследования в области квантовой криптографии, которую они разделили с учеными, изучающими митохондриальную ДНК. Почетной награды удостоены ученые из Швеции, Германии, Франции, Швейцарии, Австрии и Великобритании, а также группа исследователей из Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (США), которые входят в международный проект IST-QuComm (Information Society Technologies - Quantum Communication: imit.kth.se/QEO/qucomm). Премия была вручена под занавес года, 2 декабря, в Праге комиссаром Евросоюза по науке и исследованиям Янешем Потоцником (Janez Potocnik).

Из этого краткого обзора видно, что основной тренд в области квантовых коммуникаций - разработка практически реализуемых технологий создания в совсем недалеком будущем глобальной информационной сети с недостижимой обычными средствами степенью надежности и защищенности. Ее уже окрестили "Квантовым интернетом". Многие фирмы-провайдеры услуг связи поспешили "застолбить" крутое имя, как, например, основанная в 1997 г. в Санкт-Петербурге компания Quantum Communications (quantum.ru) или американская Quantum Internet Services (QIS: qis.net). Ясно, что рассчитаны они на тех, кто "рожден, чтобы матрицу сделать былью". Тем не менее, тема квантового интернета - предмет серьезных исследований, по крайней мере, в последние лет пять. И, похоже, что именно квантовый интернет уже очень скоро убедит и пользователей, и рядовых налогоплательщиков в том, что многомиллиардные инвестиции в квантово-информационные технологии более чем оправданы.

Но это уже совсем другая история.

Сергей САНЬКО