Ученые, работающие в центре НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ «МИСиС», МФТИ и РКЦ, разработали уникальную архитектуру квантовой сети. Она позволяет существенно — на 28% — снизить стоимость развертывания и обслуживания сети. Выигрыш обеспечивается за счет использования оптических переключателей и уменьшения количества устройств квантового распределения ключей (КРК).

КРК — метод передачи секретного ключа между двумя сторонами, безопасность которого основана на фундаментальных законах квантовой физики. Этот метод позволяет создать общий случайный ключ, известный только передающей и принимающей сторонам. Он используется для шифрования и расшифровывания сообщений. Уникальным и очень важным с точки зрения защиты информации свойством КРК является возможность физически обнаружить присутствие третьей стороны, пытающейся получить информацию о ключе. На присутствие третьей стороны указывает возросший уровень квантовых ошибок или другие аномалии.

При построении квантовых сетей приходится сталкиваться с такими проблемами, как высокая стоимость устройств КРК и необходимость обеспечения разумных скоростей передачи секретных ключей. Под «разумной» понимают скорость, которая не ниже скорости расходования ключа потребителем. Если скорость ниже, ключ необходимой длины будет не успевать накапливаться, что приведет к задержкам в передаче зашифрованных данных. Максимальная скорость передачи ключей зависит от длины линии и параметров КРК-установки.

Ученые НТИ НИТУ «МИСиС», МФТИ и РКЦ предложили решить эти проблемы, используя для уменьшения количества необходимых устройств КРК оптические коммутаторы существующих оптоволоконных сетей и соответствующим образом модифицированный протокол. Тестирование предложенной архитектуры и протокола в лабораторных условиях показало их жизнеспособность. Результаты работы опубликованы в научном журнале Optics Express.