Учитесь работать с фотонами

В Москве прошел XXXIII съезд Российского союза промышленников и предпринимателей. В нем приняли участие президент Владимир Путин, заместители председателя правительства, главы ключевых министерств. И одной из главных тем встречи была острая нехватка квалифицированных кадров.

Член правления РСПП, соучредитель группы компаний «Беспилотные технологии» Иван Утенков поднял перед главой государства вопрос о дефиците специалистов, способных развивать и интегрировать квантовые технологии в нашей стране. По его словам, в 2022 году, согласно открытым источникам, нехватка квантовых инженеров составляла тысячу человек, в 2023 году их дефицит увеличился.

«На сегодняшний день у нас за год квантовых магистров выпускается всего 450 человек, — отметил Иван Утенков. — Это несопоставимо мало. Технологии с каждым днем все быстрее и быстрее развиваются. Учитывая, что наша страна собирается сделать технологический прорыв, мы считаем, что этот вопрос нужно решать более консолидированно. Мое предложение связано с тем, чтобы вы поддержали создание консорциума на базе РСПП, в который вошел бы бизнес и ведущие вузы страны для плановой подготовки кадров».

Первый заместитель председателя правительства Андрей Белоусов, в свою очередь, отметил, что квантовые коммуникации и квантовые вычисления — это одна из самых перспективных сквозных технологий в мире, довольно бурно развивающихся, и Россия в этой области находится на передовых позициях.

По его словам, назрела необходимость организовать в ведущих вузах страны, таких как Физтех и ИТМО, специальную подготовку кадров в этих областях и этот вопрос необходимо решить в ближайшее время.

Владимир Путин идею создания консорциума поддержал.

Работа в этой области уже ведется. В сентябре прошлого года в России введен профессиональный стандарт «Специалист по исследованиям и разработкам в области квантовых коммуникаций». Документ разработали специалисты ОАО РЖД и АНО «Центр обеспечения цифровой трансформации».

Как указывается в новом профстандарте, специалисты будут разрабатывать конструкторскую документацию, проводить теоретические и экспериментальные исследования в области создания и эксплуатации оборудования, приборов и комплексов для систем квантовых коммуникаций. Им предстоит оценивать эффективность решения задач по разработке новых технологий с применением методов математического, физического, компьютерного моделирования и натурных испытаний.

Помимо разработки стандартов обучения необходимо заниматься и техническим обеспечением учебного процесса. Большой вклад в этой сфере вносит отечественная компания QRate, занимающаяся разработками в области квантовых коммуникаций и сенсорики. Специалисты QRate создали научно-образовательный комплекс QLab, который поможет научиться работать со сложным оборудованием, проводить настройку и юстировку систем, а также экспериментальные исследования. Он уже используется в вузах и колледжах России, среди которых НИТУ МИСИС, МТУСИ, ТГУ, НИЯУ МИФИ, ГУАП, Калужский техникум электронных приборов, Колледж связи № 54 им. П. М. Вострухина.

«Научно-образовательные комплексы нашей компании могут быть интегрированы в учебный процесс, позволяя проводить практическую и исследовательскую работу по широкому спектру направлений, связанных с квантовыми коммуникациями и фотоникой. Комплексы могут использоваться в качестве контрольно-оценочных средств при проведении независимой оценки квалификации — проверки соответствия квалификации сотрудников требованиям профессиональных стандартов в области квантовых коммуникаций», — рассказал «Стимулу» директор по развитию QRate Александр Приютов.

Член правления РСПП, соучредитель группы компаний «Беспилотные технологии» Иван Утенков

t.me/ivan_utenkov

Понять, как работают кванты

QLab предназначен для изучения принципов квантовой оптики, а благодаря междисциплинарной природе квантовых коммуникаций затрагивает множество академических и прикладных направлений: программирование, теорию информации, информационную безопасность, оптику, фотонику и квантовую механику.

Этими комплексами оснащают лаборатории квантовых коммуникаций. QLab позволяет на практике исследовать оптические схемы для работы с квантовыми состояниями света, изучать основы квантовой механики, принципы квантовой интерференции света и неклассические (квантовые) состояния света.

Функционал комплекса позволяет всесторонне исследовать предметную область уязвимости передачи данных, подтвердить или опровергнуть выдвигаемую гипотезу, теоретические идеи, проводить эксперименты на различных каналах связи, фундаментально знакомиться с областью квантовых явлений.

QLab также позволяет реализовывать и практически исследовать оптические схемы для работы с квантовыми состояниями света, изучать основы квантовой механики, принципы квантовой интерференции и измерения квантовых состояний света, давая возможность выполнять базовые лабораторные работы: монтаж волоконно-оптического квантового канала связи, организацию работы оптической части квантовых приемо-передающих устройств, калибровку квантово-оптической линии и передачу квантового ключа, рефлектометрию, исследование характеристик детектора одиночных фотонов, реализацию протокола BB84.

То есть комплекс представляет собой полноценную лабораторию по изучению, тестированию, испытанию и апробации решений состояний фотонов в разрезе коммуникаций.

Директор по развитию компании QRate Александр Приютов

QRate

Распределение ключей в открытом пространстве

Во внедрении технологии квантового распределения ключей в QRate выделяют три направления:

— телекоммуникационные компании, владеющие собственными каналами связи и способные в перспективе предоставлять квантовые сервисы и услуги своим клиентам;

— крупные субъекты КИИ (критическая информационная инфраструктура) — российские компании, которые обеспечивают взаимодействие информационных систем и сетей, а также автоматизированных систем управления (это сферы, относящиеся к здравоохранению, науке, транспорту, атомной энергетике, финансовому рынку и т. д.);

— учреждения оборонного комплекса, обладающие специальными требованиями к информационным сетям и оборудованию, внедряемому в них.

QRate развивает технологию квантового распределения ключей в интересах российских коммерческих компаний с 2015 года. Многие результаты, продемонстрированные QRate, получены впервые не только в России, но и в мире. Среди них демонстрация квантово защищенного блокчейна, организация защиты беспилотного транспорта, организация защиты атмосферных оптических линий с использованием существующего коммерческого оборудования, реализация квантовой сети между НИТУ МИСИС и МТУСИ, демонстрация защиты временного эталона.

«Наш университет один из первых начал развивать направление “квантовые коммуникации” и применять образовательные комплексы QRate не только для проведения лабораторных работ, но и для полноценной научной работы, — рассказал “Стимулу” декан факультета “Сети и системы связи” МТУСИ Юрий Миронов. — На нем мы первые в России реализовали квантовое распределение ключей в открытом пространстве, а также исследовали влияние перекрестных помех от модулированного лазерного излучения на квантовый канал связи в многосердцевинном волокне. МТУСИ также принимает активное участие в движении AtomSkills — отраслевом чемпионате профессионального мастерства госкорпорации “Росатом” в направлении “квантовые технологии”, в котором задействованы образовательные комплексы QRate».

Основная продуктовая линейка компании включает в себя аппаратно-программный комплекс квантового распределения ключей QKD312, уменьшенную версию передатчика для построения квантовых сетей сложных топологий QKDmini и полупроводниковый лавинный детектор одиночных фотонов Qbutterfly. Исследования осуществляются при грантовой поддержке фонда «Сколково».

В штате QRate трудятся высококвалифицированные сотрудники, более десяти из них — кандидаты наук. Они проводят полный цикл исследований в собственных лабораториях компании, на основании которых квалифицированные инженеры и программисты с большим опытом в квантовых коммуникациях разрабатывают решения. QRate производит платы и компоненты, корпусные детали закупает у контрактных производителей, далее в производственных помещениях компании происходит сборка оборудования, его настройка, тестирование, установка программного обеспечения, упаковка и отправка на склад.

Начиная с 2015 года QRate провела ряд комплексных мероприятий по демонстрации и испытанию внедрения технологии квантовой криптографической системы выработки и распределения ключей (ККС ВРК) в сетевую инфраструктуру различных компаний (Сбер, Газпромбанк, «Росатом», международный аэропорт Шереметьево). Оборудование компании подтвердило свою работоспособность в рамках пилотных проектов и проходит процедуру сертификации в рамках временных требований к системам ККС ВРК от 2017 г. ФСБ России с использованием испытательной лаборатории ООО «Код безопасности» по классу КС3 для средств криптографической защиты информации (СКЗИ).