Описание проекта

Бизнес-идея
Появление квантового компьютера несет огромные риски для мировой индустрии. Данная технология будет способна взломать все существующие на сегодня алгоритмы шифрования информации. Наш проект нацелен на создание нового класса защиты информации – спутниковой квантовой криптографии, способной распределять ключ шифрования с высокой скоростью генерации секретного ключа на любые расстояния по всей планете, при помощи искусственного спутника земли. Предоставив необходимое оборудование для сеанса, и контролируя длину предаваемого ключа, поставщик услуги может взимать плату с потребителя.

Описание проекта

Проект «QStarPh» это одно из новых направлений развития системы квантового распределения ключа (далее - КРК) – технологию, позволяющую получать общую случайную последовательность нулей и единиц, которая известна лишь отправителю и получателю. Эта последовательность называется общим секретным ключом и используется для шифрования конфиденциальной информации, передаваемой по открытому каналу связи.

Метод квантовой криптографии принципиально отличается от классического подхода к формированию секретного ключа шифрования. Так в классическом случае, его надежность опирается на вычислительную сложность определенного класса математических функций/задач. Однако в перспективе классические алгоритмы шифрования могут быть подвержены атаке квантового компьютера и как следствие информация, записанная перехватчиком сегодня, окажется скомпрометированной в будущем. В свою очередь квантовая криптография позволяет распределить между пользователями секретный ключ, чья надежность опирается только на законы квантовой механики, а, самое главное, такой ключ устойчив к атакам квантового компьютера.

В настоящее время технология реализована для оптоволоконных линий связи, где носителем информации ключа являются фотоны. При этом такой вид КРК имеет ограничение по использованию на расстояниях порядка 100-200 км, которое связано с затуханием света (фотонов) в волокне. Поэтому проект «QStarPh» предлагает альтернативный способ распределения ключа на межконтинентальные расстояния, используя спутник в качестве источника закодированных фотонов и две приемные мобильные станции для их детектирования. Приемная станция состоит из телескопа, дополнительной приемной оптической части и электронного оборудования. Станция имеет размеры около 1.5×1.5×1.5 метров и может оперативно менять свою локацию.

Преимущества и недостатки спутниковой квантовой криптографии

Данный подход к шифрованию данных обеспечивает полную секретность информации, зашифрованной “квантовым” ключом, при передаче по открытому незащищенному каналу связи. Это исключает потребность в специальных службах связи, которые в настоящее время обеспечивают распределение ключей между потребителями, которыми могут быть как государственные структуры, так и крупные трансконтинентальные компании. В свою очередь, это снижает риски человеческого фактора и уменьшает время передачи данных из точки А в точку Б. Кроме этого, система обладает высокой мобильностью и автономностью работы, так как имеет небольшое  время развертывания и настройки системы (3-4 дня), не привязана к оптоволоконным городским сетям, а также может быть использована в полевых условиях на открытой местности.

Основным ограничивающим фактором является возможность проведения сеансов только в ночное время и при отсутствии облачности, что при использовании технологии в северных широтах играет существенную роль. Однако после проведения серии сеансов КРК между станциями ключ может быть накоплен и использован в течение последующих дней по мере необходимости.

Таким образом, спутниковая квантовая криптография обладает более высокой надежностью по сравнению с классическими способами шифрования, устойчива к атаками квантового компьютера, обладает высокой мобильностью и, несмотря на ряд ограничений, связанных с количеством ясных ночей в данной местности, позволяет с малыми потерями и высокой скоростью (в течении нескольких часов) распределять ключ между станциями находящимися на противоположных уголках Земли.

Анализ рынка, конкуренты, источники финансирования

        Данная технология, нацелена, в первую очередь на внутренний рынок и на узкий круг потребителя с высокой необходимостью защиты информации. Потребителем товара могут выступать банки для передачи важной информации между региональными отделениями, организации, нуждающиеся в удаленном управлении беспилотными или командными пунктами, международные корпорации, и государственные структуры, обеспечивающие связь, например между дипломатическими представительствами в других странах.

В силу малой развитости данного рынка квантовой криптографии в целом по миру и специфичности данной технологии, стоит в первую очередь рассматривать внутренний рынок и отечественных конкурентов на нем. Такими являются 3 основных игрока: "Смартс Кванттелеком"[2] – проект университета ИТМО, «ИнфоТеКС»[3] - проект МГУ и  ФИЦ КазНЦ РАН [4].

Финансирования научных исследований в данном проекте происходит за счет грантов от РНФ, в рамках гранта Фонда содействия инновациям и других. Развитие прикладных разработок и наукоемкого бизнеса нуждается в инвестициях со стороны заинтересованных лиц. Преимущественно ими могут выступать банковские организации, государство, которое выделяет субсидии на развитие, а также инвестиции от госкорпораций.

Коммерческий продукт

В качестве коммерческого продукта проекта планируется продажа услуги по предоставлению криптографического ключа - случайной последовательности бит, идентичной для обоих пользователей, а стоимость услуги будет определяться длиной полученного ключа (M).

            В рамках формирования продукта рассматривается проект создания 1 спутника и запуск на околоземную орбиту с частотой обращения 2 пролета за ночь над любой точкой земной поверхности. Длительность каждого сеанса связи составляет около 300 секунд. В качестве устройства для получения пользователями общего секретного ключа, предполагается разработка двух или более приемных устройств, в зависимости от потребностей клиента. В нашей модели рассматривается 2 приемных устройства.

            Кроме этого, необходим центр управления и обработки данных (ЦУОД), ответственный за связь с космическим аппаратом и с клиентами. Связь осуществляется по каналам открытого доступа (радио- и оптоволоконные линии связи). Оборудование приемных станций предоставляются пользователям бесплатно, либо с минимальной арендной платой, при пользовании установкой от двух и более лет.

Жизненный цикл услуги
0 – Запрос потребителя на формирование ключа шифрования

1 – Передача на спутник управляющих команд для начала сеанса связи с приемником

2 – КРК между спутником и станциями (ключ К1 для 2’ и ключ K2 для 2”)

3– Передача со спутника побитовой суммы ключей (К1+К2), и оценка компанией «QSpace» длины секретного ключа пользователей, то есть длины ключа K=K1+K2  

4 – Оплата ключа длинны (M) и анонс суммы ключей K1+K2. 

           В данном примере оптический канал связи для КРК используется только на втором этапе цикла (синий цвет), а открытые, стандартные каналы связи (интернет и радиосвязь со спутником) на остальных этапах (черный цвет).

Пульс