Финансовые технологии в России — одни из лучших в мире, но теперь вся сфера, скорее, адаптируется к трудностям и решает проблемы, а не придумывает инновации дальше. Как сектор изменят квантовые технологии, какие удобные технологии появятся в ближайшее время, об этом «Хайтеку» рассказал Григорий Гашников, руководитель Финтех Хаба Банка России.
Читайте «Хайтек» в
«Слом финансового рынка произошел, когда с клиентами начали взаимодействовать в цифровой форме»
— В одном из выступлений вы рассказывали, что квантовые технологии могут повлиять на финансовый сектор. Что конкретно они поменяют?
— Я не считаю, что квантовые технологии будут ключевым драйвером для изменения процессов на финансовом рынке в ближайшем будущем. Обычно изменения происходят из-за того, что бизнес придумывает новые процессы и схемы взаимодействия с конечным потребителем услуг, а новые технологии уже как доступный инструмент помогают в этом.
Например, серьезный слом для финансового рынка произошел, когда процессы взаимодействия с клиентами стали переходить в цифровую форму. Это изменило требования к финансовым организациям и возникла потребность в цифровой трансформации. После этого организации придумывали новую логику обслуживания и реализации финансового продукта через цифровые каналы взаимодействия.
ЧТО ВАЖНО ПОНИМАТЬ О КВАНТОВОМ УСТРОЙСТВЕ МИРА? | IQ
Квантовые технологии здесь только одна из составляющих — не больше и не меньше. Точно так же используют большие данные, блокчейн и прочие технические решения для конечной технической реализации. Могут ли квантовые технологии существенно повлиять в целом на финансовый рынок? Это сильно зависит от успехов их дальнейшего развития. Готовые решения в части квантовых коммуникаций и некоторые промышленные наработки в виде постквантовой криптографии — это два направления, которые имеют наибольшие перспективы применения.
Но в целом похоже, что для финансового рынка России — это перспектива нескольких лет. Например, примерно такой же путь проходил и блокчейн — к этой технологии хотели прикоснуться все, но не понимали, как извлечь из нее пользу. Как и блокчейн, квантовые технологии постепенно найдут свою нишу. Они не заменяют другие технологии, просто станут эффективны в определенных задачах как с точки зрения капитальных вложений, так и за счет потенциально своих уникальных преимуществ в области информационной безопасности.
— Какие технологии больше всего влияют на финансовый сектор?
— Их сегодня достаточно. Во-первых, искусственный интеллект (ИИ) и большие данные применяются во многих направлениях. Например, для анализа и создания ретроспективной и предиктивной аналитик: фактически для изучения истории взаимодействия клиента и финансовой организации для предсказания того, как повысить эффективность такого взаимодействия, то есть оптимизировать процессы и продавать больше финансовых услуг.
На днях Финтех Хаб Банка России с партнерами запустил набор на образовательную программу по ИИ, которая пройдет в начале следующего года. Будем исследовать новые гипотезы применения этой технологии для оптимизации процесса расчетов при составлении персонифицированных клиентских продуктов. Это нужно в случаях, когда система в автоматическом режиме должна составить представление о клиенте из множества источников информации и предложить оптимальный продукт с учетом рисков.
Что такое квантовый скачок
Вторая технология — роботизация, которая используется для автоматизации рутинных процессов на откуп алгоритмов, чтобы на выполнение однотипных действий не тратились человеческие ресурсы.
Еще одно важное направление — биометрическая идентификация как один из вариантов надежного определения личности. Понятно, что вместе с ней будет работать многофакторная идентификация — например, ввод секретного слова или кода из СМС-сообщения, чтобы только от вашей биометрии не зависел доступ к вашим личным кабинетам и возможностям совершения финансовых операций. Биометрия сейчас рассматривается для широкого внедрения процессов дистанционного заключения договора или авторизации совершения удаленных платежей.
Также нужно сказать про облачные технологии. Раньше они касались вопросов аренды или размещения вычислительных мощностей. А теперь это готовые комплексные платформы для бизнеса по принципу BaaS. Если раньше, чтобы открыть новый банк, нужно было развернуть свою инфраструктуру, разработать и внедрить информационные и автоматизированные банковские системы, запустить процессинг и так далее, то теперь можно арендовать весь состав этих систем под тот объем бизнеса, который требуется необанку для запуска и поддержания жизнедеятельности прямо сейчас. Это направление технологий дает преимущество для быстрого входа на рынок нового игрока, который повышает конкуренцию.
«Зарубежные бигтехи активнее используют ИИ и доверяют им»
— Будет ли ИИ оказывать на финансовый рынок большее влияние в будущем?
— Уже есть примеры, где некоторые процессы полностью отдаются алгоритмам искусственного интеллекта. Под ним мы подразумеваем работу алгоритмов, которым предоставлена возможность обучаться, действовать автономно и самостоятельно взаимодействовать с человеком. Но передача искусственному интеллекту широких полномочий и возможность принимать решения сейчас маловероятна из-за существенного риска допустить значительную ошибку в работе подобных алгоритмов.
В этом случае должен быть прецедент, когда какая-то организация сделает подобный шаг и реализует продукт с использованием ИИ без ручного контроля. И тогда все остальные участники рынка будут тянуться. К таким технологиям и повышению узнаваемости своего бренда. Зарубежные бигтехи активнее используют ИИ и доверяют им, например, определять величину закупок исходя из прогнозируемого спроса.
Поэтому нужно смотреть на эти технологии в перспективе повышения качества кода алгоритма ИИ и реализации no-code-принципов. Обычно в крупных банках есть огромное количество информационных систем на разных уровнях, которые выполняют различные задачи. Если туда нужно встроить ИИ, по логике, технология должна сквозным образом брать на себя отдельные процессы внутри финансовой организации. Думаю, к этому компании пока не готовы — в случае ошибок можно спросить у сотрудников, а не у технологии, к тому же технология, если ей дали карт-бланш, может не остановиться при совершении каких-то действий, а человек способен осознать ошибку в процессе выполнения.
— Какие нововведения вам показались самыми интересными и полезными?
— Многие задачи сейчас диктует ситуация — например, замена информационных систем тех компаний-вендоров ПО, которые ушли с российского рынка. Спрос есть не на прорыв или новый инновационный процесс, а скорее фокус на адаптацию к сложившейся ситуации. Поэтому мне трудно сейчас оценить, что есть еще какие-то новые технологии, которые стоят на пороге и резко преобразуют финансовый рынок.
Но в целом наша финансовая инфраструктура в сравнении с большинством стран мира значительно развита. У нас есть своя межбанковская внутренняя Система быстрых платежей, где мы можем переводить деньги по простому идентификатору — номеру мобильного телефона. Есть законодательные инициативы и возможности использования биометрии для заключения полностью дистанционных сделок через Единую биометрическую систему.
Также за последнее время приложены усилия в развитии стандартизации интеграционных взаимодействий между участниками финансового рынка (Open API). Такая стандартизация полезна для того, чтобы, например, компания, приходящая с новым сервисом на финансовый рынок, начала работать через единый подход к интеграции с внешними источниками данных. Это существенно снизит расходы на поддержание и создание интеграционных взаимодействий для существующих участников и новых игроков. Open API могут серьезно ускорить развитие таких услуг, как агрегаторы, провайдеры финансовых услуг, совместно объединяющих ряд банковских счетов и финуслуг в едином интерфейсе. Недавно Банк России опубликовал концепцию Открытых API, в которой рассмотрены модели внедрения и возможные подходы к регулированию данного направления финтеха.
Также мы представили доклад о трендах в области цифровых финансовых активов. Это отдельный вид обязательств, подтвержденных полностью в цифровой форме, сведения о которых хранятся на технологических платформах операторов.
Таким образом, сейчас создано много возможностей для появления новых интегрированных цифровые сервисы, повышающих конкуренцию, и доступность финансовых услуг для всех жителей страны независимости от региона проживания и обращения за услугой.
«Организации перестали вольно расходовать деньги на инновации»
— Насколько сейчас благоприятное время, чтобы создавать новые проекты?
— Многие крупные финансовые организации проводят акселерационную работу и свои программы по венчурным инвестициям не думают закрывать. Поэтому для стартаперов есть шансы получить финансирование для развития своей идеи в полноценный проект. Финтех Хаб Банка России поддерживает развитие креатива у своих выпускников — за год с небольшим мы получили триста идей финансовых и околофинансовых сервисов от школьников и студентов.
Например, недавно выпускники Финтех Хаба Банка России представили готовый прототип решения по поведенческой биометрии. Это определение человека у банкомата и замер относительно стандартного поведения его уровня стресса. Этот стресс может говорить о том, что на человека по телефону воздействуют мошенники, и есть смысл у клиента уточнить цель его визита. Авторы этого проекта представили его на выставочной зоне форума Finopolis 2021/22.
На форуме также представили прототип по созданию платформы для взаимодействия инновационных лабораторий и заказчиков научных исследований. Сейчас инновационные исследовательские лаборатории часто находят заказчиков через сарафанное радио. А мы предлагаем платформу, которая полностью контролирует весь цикл — от заключения сделки до ее исполнения с помощью прозрачной процедуры на смарт-контрактах. Так мы собираем всех добросовестных исполнителей и заказчиков в единой экосистеме, повышая количество инвестиций в исследовательскую науку и количество успешных результатов этих исследований.
— Когда вы предлагаете такие инициативы, вы не замечаете, что за последний год интерес к инновациям стал меньше? У финансовых организаций не появилось больше повседневной головной боли?
— Сейчас некоторые организации перестали вольно расходовать деньги на инновации. Они просто стали более осмысленно к этому подходить. Я не скажу, что интерес к инновациям остыл и ослаб. Просто сейчас гораздо вдумчивые вложения, точечные запросы, сформулированные качественнее.
— Поменялось ли отношение финтех-стартапов и классических банков?
— Я не заметил изменений отношения, мне трудно оценить в целом, мы в Финтех Хабе постоянно работаем с новым потоком — командами, которые делают это в первый раз, и поэтому видим одинаковый энтузиазм. Многие из них хотят концептуально поменять работу отдельного направления или целой продуктовой ниши. Например, недавно я был на хакатоне по Open API, и там была команда, которая предложила платформу с прозрачной процедурой контроля пожертвований на благотворительность. По замыслу авторов, это сервис, куда можно внести деньги и отслеживать, как их используют. Мы договорились с командой, что этот проект будем поддерживать в ближайшие полгода и стимулировать его функциональное развитие своей экспертизой.
— Какие технологии нам ждать в ближайшее время?
— Для финансового рынка это даже не отдельные технологии, а новые подходы к реализации финансовых продуктов. Все тренды можно отслеживать на сайте Банка России: помимо упоминаемой мной концепции Открытых API, на днях были опубликованы доклады о децентрализованных финансах и о развитии рынка цифровых активов в России. Также за последние годы в России была создана базовая финансовая инфраструктура, позволяющая финансовым организациям надстраивать свои бизнес-процессы на ее основе.
Примером такого процесса может быть пилотный проект «Цифровая ипотека», в котором мы участвуем с рядом банков. Клиент, используя информационную систему коммерческого банка, Госуслуги, Единую биометрическую систему, Систему быстрых платежей, систему с электронной подписью и хранением документов, может дистанционно оформить ипотечный кредит. Это пример реализации процесса, комбинирующего функциональные возможности целого ряда информационных систем. В итоге независимо от места нахождения потребитель может выбрать из целого ряда предложений оптимальное для себя, даже предложение от финансовой организации, у которой нет офисов в непосредственной близости от него. Поэтому, по всей видимости, в ближайшее время ставка будет на технологии, повышающие доступность финансовых услуг и удобство их потребления.
Читать далее:
Источник: hightech.fm
Меняем кванты на деньги
BCG ждет превращения квантовых вычислений в коммерческую технологию через десять лет
События последних двух-трех лет в исследованиях квантовых вычислений приблизили момент, когда из экспериментов кванты станут коммерческой технологией. По оценкам BCG, до 2030 года соревнование пяти основных технологий выявит лидера, а после 2025 года операционные доходы компаний, реализующих квантовые вычисления, станут сопоставимы с ранее сделанными на этом рынке инвестициями. Криптография — не главное для квантовых вычислений, сейчас их ценность просматривается в логистике, фармацевтике, рекламе и на финансовом рынке — в РФ он, как ожидается, будет основным бенефициаром технологии.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Фото: Анатолий Жданов, Коммерсантъ / купить фото
Публикуемый сегодня обзор The Boston Consulting Group (BCG) посвящен перспективам коммерческого использования квантовых вычислений — он основан на экспертизе BCG и данных ее бизнес-партнеров, в том числе Goldman Sachs, и основных исследовательских групп. Основное сообщение BCG в обзоре с «говорящим» названием «Что произойдет, когда в квантовых вычислениях перейдут от «если» к «когда»?» — в том, что ковидная реальность последних лет может оставить незамеченными значительные изменения в этой сфере 2019-го и особенно 2020 года, а сам этот переход уже происходит.
BCG фиксирует резкий рост инвестиций в отрасль после 2018 года (до этого времени — $607 млн, после — $1,15 млрд) и изменение их структуры: в 2020 году вложения в оборудование составили около 70% финансирования.
Речь, предположительно, идет о том, что основные игроки на будущем рынке определились, сейчас конкурируют пять имеющихся технологий-прототипов, и к 2023–2025 годам можно будет говорить о первой версии коммерческих технологий, а продукт (вычисления) создаст операционные доходы для конечных пользователей в размере $5–10 млрд при рентабельности поставщиков услуг.
В представлении бизнеса квантовые вычисления — это достаточно узкая сфера вычислений (обработка разреженных матриц), где квантовые компьютеры будут заведомо эффективнее альтернативных технологий. Сейчас известны четыре вида задач, в которых кванты дают на порядки лучшие результаты: это криптография, машинное обучение, оптимизация и имитационное моделирование.
Криптография, ориентированная в основном на госрынок (и воспринимаемая обществом как главное применение квантов), по оценкам BCG, является, видимо, самой узкой группой задач с потенциалом дополнительной стоимости в $40–80 млрд. Имитационное моделирование — в разы больший рынок для квантов ($175–330 млрд новой стоимости), главным выгодоприобретателем здесь предполагается фармацевтика (сопоставимо с криптографией). Чуть меньше стоимости квантовые вычисления создадут в машинном обучении ($110–210 млрд), причем максимум приходится на поиск и рекламу ($50–100 млрд), тогда как в ряде вариантов для автопрома кванты могут не дать ничего — в отличие от аэрокосмической промышленности, где оптимизация маршрутов полетов может создать стоимость в $20–40 млрд. Львиную же долю общей стоимости ($110–210 млрд) оптимизация может дать логистике и транспорту, меньше — финансам: для них важнее имитационное моделирование.
По словам партнера BCG Вадима Пестуна, в России основным бенефициаром появления квантовых вычислений как технологии предполагается финрынок. Пока же, исходя из основных вложений в этой сфере, в квантах заинтересованы производители материалов, аэрокосмическая отрасль и ВПК.
По оценке BCG, судя по состоянию дел у поставщиков оборудования, пользователи сейчас более всего верят в технологии квантовых вычислений на сверхпроводниках (проекты IBM и Google, 61%), чуть более трети опрошенных считают перспективной технологию ионных ловушек (Honeywell, IonQ) и фотонику (PsiQuantum, Xanadu), в разрабатываемую Intel и SQC технологию квантовых точек верят 26%, на технологию квантовых вычислений на холодных атомах (ColdQuanta, Pasqal) готовы что-то ставить 14%. Пока нет уверенных предположений о позициях потенциальных поставщиков программного обеспечения для квантовых вычислений. Предполагается, что в 2022–2030 годах ключевым для них будет разработка технологии устранения ошибок в шумных средних по размеру системах квантовых вычислений (до 1 млн кубит, текущие прототипы — десятки кубит), над ней, в частности, работает Google, обещая результат к 2029 году. Примерно к этому рубежу кванты начнут переход от венчурных проектов к коммерческим продуктам — это сильно раньше, чем предполагали до 2018 года.
Как квантовым компьютерам пробивают дорогу в массы
За последние недели в области квантовых компьютерных технологий произошло сразу несколько событий, которые, по мнению экспертов, значительно приближают массовое коммерческое использование квантовых компьютеров.
- Газета «Коммерсантъ» №126 от 21.07.2021, стр. 2
Источник: www.kommersant.ru
Бизнес на квантах: как квантовые технологии изменят экономику
Технологии, основанные на принципах квантовой механики, уже применяют для разработки решений, которые выведут инновации на новый — квантовый — уровень. Расскажем, как кванты выходят из лабораторий и становятся частью цифровой экономики.
В ХХ веке первая квантовая революция подарила миру транзисторы, лазеры, интегральные схемы и мобильную связь. Вторая волна практического применения квантовых технологий уже близко и включает несколько направлений. Перспективными для бизнеса могут быть три: квантовые вычисления (компьютеры), защищенные квантовые коммуникации и квантовые сенсоры.
Статья подготовлена вместе с Владимиром Елисеевым — руководителем Центра научных исследований и перспективных разработок ОАО «ИнфоТеКС».
Квантовые вычисления: грядет эпоха квантовых компьютеров
Что это . Если не вдаваться в научные подробности, квантовый компьютер — устройство, работа которого базируется на преобразовании квантовых состояний индивидуальных частиц с последующим измерением результата. Для решения задач он применяет не классические алгоритмы, а квантовые.
В традиционных ЭВМ наименьшей единицей хранения информации является бит. В него можно записать одно физическое состояние — либо 0, либо 1. В квантовом компьютере эту функцию выполняет кубит (от quantum bit, квантовый бит). Он может находиться в суперпозиции, то есть сразу в двух состояниях одновременно. Поэтому квантовый компьютер способен обрабатывать многовариантные состояния, а обычный просчитывает каждый вариант отдельно.
Зачем нужны . В перспективе квантовые компьютеры способны решать сложнейшие вычислительные задачи, которые обычные компьютеры решают медленно — десятки и сотни лет, например:
- моделировать воздействие на организм новых лекарств на молекулярном уровне;
- обрабатывать очень большие данные;
- моделировать различные природные и технические процессы;
- проектировать сверхлегкие, сверхпрочные материалы и сверхпроводники, работающие при комнатной температуре;
- быстро раскладывать сложные числа на простые множители, что позволит взламывать многие современные криптографические шифры.
В будущем квантовые вычисления будут применять в самых разных сферах — везде, где обычные компьютеры будут работать медленнее и выдавать больше ошибок. Например, для управления движением транспортных средств (воздушных, морских, наземных), прогнозирования погоды, предупреждения чрезвычайных ситуаций, в оборонной, горнодобывающей и автомобильной промышленности, медицине и других отраслях.
Что уже разработано . Большинство созданных к 2019 году систем далеки от тех впечатляющих возможностей, которые заявлены для квантовых компьютеров, и могут решать только ограниченный круг задач. Поэтому их называют квантовыми симуляторами, или адиабатическими компьютерами.
Для нашего времени даже придумали специальный термин — эра NISQ (noisy intermediate-scale quantum) devices, или шумных промежуточных квантовых устройств. Кубиты неустойчивы, любое внешнее воздействие может влиять на точность вычислений. Поэтому в идеале их следует изолировать от окружающей среды, то есть любого «шума». Например, сейчас блок с набором кубитов охлаждают почти до температуры абсолютного нуля и экранируют от внешних электромагнитных воздействий. Это создает определенные технические сложности при производстве квантовых компьютеров.
Примером квантовых симуляторов являются устройства канадской компании D-wave Systems. В линейке устройств D-wave Systems есть системы мощностью от 16 до 2 000 кубит, также было анонсировано 5000-кубитное устройство . В исследовательских целях такие компьютеры уже закупили NASA, Volkswagen, научно-исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе, Google и Lockheed Martin.
«Сейчас наши компьютеры — это скорее своеобразные тренировочные «игрушки», чем гарантированно полезный с практической точки зрения инструмент. Все наши покупатели используют их для того, чтобы выяснить, насколько они могут давать им что-то новое» , — замечает Павел Бунык, главный конструктор архитектуры процессоров D-Wave в интервью для портала N+1.
Универсальные компьютеры, подходящие для решения различных задач (их можно считать «настоящими» квантовыми компьютерами), разработала компания IBM. В 2019 году она обновила свою коммерческую квантовую вычислительную систему, увеличив ее производительность в два раза: до 53 кубитов, тогда как старые модели были построены на 20 кубитах. Эта квантовая система модернизирована для работы в облачной среде. Однако даже после этого рано считать, что квантовые компьютеры уже вот-вот заменят обычные — пока они слабее традиционных.
«Квантовые компьютеры в теории могут за минуты решать задачи, на которые обычному компьютеру понадобятся десятки и сотни лет. Однако существующие квантовые вычислительные системы пока еще так не могут. Поэтому для разработчиков актуальна проблема достижения квантового превосходства — способности квантовых устройств работать быстрее обычных и решать более сложные задачи. Для этого нужно создать многокубитные чипы, которые покажут нулевое значение ошибок. Это сложно, ведь чем больше кубитов, тем выше вероятность, что они будут влиять друг на друга и что внешние воздействия будут создавать для них существенные помехи», — объясняет Владимир Елисеев, руководитель Центра научных исследований и перспективных разработок ОАО «ИнфоТеКС» .
В октябре 2019 года о достижении квантового превосходства заявила Google. По результатам исследования, их 54-кубитная система Sycamore за 200 секунд решила задачу, на которую у самого быстрого суперкомпьютера ушло бы 10 000 лет. В IBM к заявлению отнеслись скептически: там считают, что классический компьютер мог выполнить эти вычисления за 2,5 дня, и был бы точнее.
Нужно отметить, что сам предмет обсуждения — эффективность квантового компьютера — пока находится в стадии дискуссии, хотя нельзя отрицать значительных успехов компании Google в развитии технологий квантовых вычислений.
Сейчас индустрия развивается и к квантовым компьютерам стоит присмотреться. По прогнозу Market Research Future, среднегодовой темп роста рынка квантовых вычислений в 2018-2023 годах составит 34% и достигнет 2,82 млрд долларов.
Квантовые коммуникации: защищенная передача информации
Что это . Квантовые коммуникационные сети подразумевают передачу квантовой информации между двумя удаленными в пространстве квантовыми системами способом, защищенным от злоумышленников. И ученые в этой области добились больших успехов, чем в разработке универсального квантового компьютера.
Главное преимущество защиты данных в квантовых коммуникационных сетях базируется на способе получения секретного ключа, секретность которого основана на неделимости кванта и невозможности скопировать квантовое состояние, то есть на законах квантовой физики.
Ключ не передается в непосредственном виде, подобно тому, как передается классическая информация. Секретный квантовый ключ образуется у двух пользователей в процессе передачи и измерения квантовых состояний, например, с помощью поляризованных фотонов.
Иногда данный подход называется квантовой криптографией. При этом надо понимать, что шифрование осуществляется классическими алгоритмами, ключ для которых распределен квантовым образом.
Зачем нужны . Интерес к квантовым коммуникациям отчасти связан с развитием big data — все эти большие данные нужно обрабатывать и передавать с высокой скоростью и защищенным способом. По прогнозам IDC, к 2020 году почти 40% данных будут обрабатываться с использованием облачных сервисов . Это существенно увеличит потребность в квантовых коммуникациях и шифровании, поскольку значительное количество передаваемых в облако данных должно быть защищено.
Современные средства шифрования используют ключи, секретность которых основана на том, что классические компьютеры не могут решить задачу о разложении большого числа на простые множители. Однако для квантовых компьютеров Питер Шор в 1994 году придумал квантовый алгоритм, в котором происходит не последовательный перебор возможных решений, а параллельный. Квантовый компьютер достаточной мощности справится с задачей разложения большого числа на множители за секунды. Это сразу поставит под угрозу все защищенные каналы связи и все виды электронной подписи в мире, использующие асимметричные криптографические алгоритмы и протоколы.
Квантовая криптография может применяться для защиты данных в коммуникационных сетях различного назначения, включая спутниковые каналы передачи данных. Большие перспективы откроет появление устройств квантовой криптографии на рынке для владельцев ЦОД, банков, телекоммуникационных компаний, интернет провайдеров. Для этих отраслей они будут особенно удобны, ведь новые ключи будут генерироваться в автоматическим режиме, что значительно повысит уровень защищенности данных от взлома.
Альтернатива квантовой криптографии — семейство математических методов, предлагающих асимметричные криптографические алгоритмы, не подверженные атаке с помощью квантового алгоритма Шора и называемые по этой причине постквантовыми. Это направление интенсивно развивается, однако эксплуатационные свойства постквантовых алгоритмов (размер ключа, вычислительные затраты на выполнение криптографических операций) пока не подходят для использования на практике. Кроме того, нет гарантии, что не появится новый классический или квантовый алгоритм, взламывающий постквантовые шифры так же легко, как алгоритм Шора, шифры RSA и протокол Диффи-Хеллмана.
Что уже разработано . Передавать информацию «квантовым» способом получается с помощью коммуникационных сетей, которыми уже располагают некоторые страны. Например, в Китае построена квантовая коммуникационная сеть Пекин-Шанхай протяженностью 2000 км, ее расширяют, прокладывая аналогичные линии между другими городами. Для передачи информации используют протоны, которые невозможно разделить, их квантовое состояние нельзя клонировать. Таким образом, нет никакой возможности прослушивать линию.
Проблема использования таких сетей в том, что фотоны могут поглощаться атмосферой или материалами, из которых изготовлены кабели, поэтому обычно они не перемещаются на расстояние более пары десятков километров, максимальная дальность передачи на эксплуатируемых телекоммуникационных сетях — около 100 км. На линии приходится строить узлы, где сигналы расшифровываются и снова зашифровываются перед отправкой дальше. К примеру, на линии Пекин-Шанхай таких узлов 32.
Поэтому ученые пытаются использовать для передачи данных квантовую запутанность — феномен, при котором две частицы настолько взаимосвязаны, что по одной можно понять состояние другой, вне зависимости от того, какое расстояние их разделяет.
В 2017 году китайский спутник «Мо-цзы» побил рекорд дальности квантовой запутанности, передав информацию на 1200 км, а в 2018 году во время эксперимента был передан квантовый ключ шифрования между обсерваториями в столицах КНР и Австрии. Технология квантовой запутанности пока относится к экспериментальным.
Над квантовыми коммуникационными сетями и системами передачи ключей работают не только в Китае, но и в Европе, и в России. В декабре 2017 года Сбербанк и РКЦ запустили квантовую сеть протяженностью 25 км. То, как она работает, можно было увидеть на Петербургском международном экономическом форуме, где провели видеоконференцию между руководителями Сбербанка, Газпромбанка и компании PwC Russia.
В сентябре 2019 года Казанский квантовый центр, «Ростелеком» и «Таттелеком» успешно провели эксперимент по распределению квантовых ключей на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС) протяженностью 143 километра. В этом эксперименте использовался криогенный однофотонный детектор российского производителя СКОНТЕЛ и система квантового распределения ключей университета ИТМО.
Швейцарские разработчики ID Quantique предлагают два типа систем, подходящих для работы в обычных городских волоконно-оптических сетях. Они позволяют передавать квантовые ключи на расстояние до 70 км. Аналогичные и даже лучшие по характеристикам системы есть и у российских разработчиков: компаний «ИнфоТеКС», QRate и университета ИТМО. В них максимальное расстояние квантового распределения ключей достигает 100 км.
Квантовое шифрование можно применять для любых видов связи. Например, специалистами компании «ИнфоТеКС» и Центра квантовых технологий МГУ разработан телефон с квантовым шифрованием. Он шифрует голосовой трафик между собеседниками так, что получить к нему доступ невозможно.
Важно не забывать, что квантовая криптография имеет прямое отношение к защите информации, а потому должна проектироваться и проверяться на соответствие характеристикам, заявленным производителями. Проверку должны проводить регуляторы, имеющие квалификацию и соответствующие методики. Иначе может получиться так, как было с ранними системами ID Quantique, которые удалось взломать группе энтузиастов.
По прогнозу Markets and Markets, ожидается, что объем мирового рынка квантовой криптографии вырастет со 101 миллиона долларов в 2018 году до 506 миллионов долларов к 2023 году при среднегодовом темпе роста 37,9%. Как считают аналитики CIR, квантовый интернет быстро становится реальностью, и к 2023 г. принесет 3,7 млрд долларов в виде оборудования и услуг.
Квантовые сенсоры: миниатюрные и чувствительные датчики
Что это . Квантовые сенсоры — высокочувствительные приборы, основанные на регистрации индивидуальных квантовых эффектов, то есть квантовых эффектов, касающихся отдельных квантовых систем. Примерами таких сенсоров будут лавинный однофотонный детектор и квантовый датчик случайных чисел.
На практике давно используют коллективные квантовые эффекты, которые основаны на участии в них большого числа квантовых объектов: электронов, атомных ядер, нейтронов, фотонов и других. Именно на их основе работают транзисторы, диоды и микросхемы, так мы получаем действие, осязаемое на макроскопическом уровне, например, видим луч лазера или регистрируем ток в полупроводниках компьютера. Разработать приборы, которые улавливают изменения в отдельных квантовых системах на уровне микромира, намного сложнее.
Зачем нужны . Квантовые сенсоры невероятно миниатюрные и чувствительные. Большие перспективы ждут их в медицине и биологии: анализ генома, диагностика заболеваний, в том числе онкологических, исследование процессов, происходящих в теле человека, внутренних органов, тканей, клеток и молекул.
Кроме того, высокочувствительные датчики нового поколения будут применять и в других областях: навигация (космическая отрасль, беспилотный транспорт), оборона и безопасность, геологоразведочные работы, нефтедобыча и строительство, технологии интернета вещей.
Что уже разработано . Интересную разработку создали ученые США, Канады и Германии. Исследователи реализовали квантовый гравиметр, который поможет в поиске нефти и других полезных ископаемых. Устройства с ним смогут обнаружить пустоты под землей, что сделает работу в шахтах безопаснее.
Другим примером коммерциализации этих приборов служит счетчик фотонов, разработанный под руководством Григория Гольцмана, профессора Московского педагогического государственного университета (МПГУ) и сооснователя компании СКОНТЕЛ. Его использует РКЦ для своих разработок в сфере квантовой криптографии.
Особенность применяемой системы квантовой криптографии в том, что сигнал кодируется на одиночных фотонах, когда один бит записывается на один фотон. Детекторы очень чувствительны, они с высокой вероятностью показывают, когда фотон есть, и не показывают шум, когда фотона нет.
Квантовые сенсоры могут использоваться в системах квантовой криптографии для обеспечения случайности квантовых ключей. Например, квантовый генератор случайных чисел, который создали физики МГУ в 2017 году. Он работает с высокой производительностью и обеспечивает непредсказуемость ключей, гарантированную законами квантовой механики.
Среди зарубежных разработчиков квантовых сенсоров можно выделить три компании: Microsemi Corp. (США), Oscilloquartz S.A. (Швейцария), Supracon AG (Германия).
По оценке BCC Research, объем рынка квантовых сенсоров вырастет с 161 млн долларов в 2019 году до 299.9 млн долларов в 2024 году, то есть он растет на 13.2% ежегодно.
Что еще почитать по теме:
- Квантовые вычисления без квантового компьютера.
- Кудиты вместо кубитов: новые «кирпичики» для квантовых вычислений.
- Подробнее о квантовой криптографии и защите данных.
Источник: dzen.ru
