LMT ar LU MII zinātniekiem pirmo reizi izmēģina ar kvantu tehnoloģijām šifrētu datu pārraidi

Lai nodrošinātu visaugstāko datu pārraides drošības līmeni gan civilajā, gan aizsardzības jomā, telekomunikāciju un tehnoloģiju uzņēmums LMT, Latvijas bezvadu iekārtu ražotājs “MikroTik” un Latvijas Universitātes Matemātikas un informātikas institūts (LU MII) sadarbojas kvantu tīklu inovāciju izpētē un attīstībā. Šobrīd notikuši pirmie testi, LU MII zinātniekiem pārraidot ar kvantu tehnoloģijām šifrētu informāciju LMT tīklā un tādējādi sperot būtisku soli pretī nākotnes kiberdrošības risku mazināšanai.

Kvantu tehnoloģijas ir augsto tehnoloģiju klase, kas attīsta kvantu fizikā sakņotas radikālas inovācijas: datu apstrādi, ko veic kvantu datori, drošu komunikāciju, kuru veicina kvantu internets un kriptogrāfija, un augstas jutības sensoru un mēriekārtu ražošanu jeb kvantu metroloģiju. Latvijā šobrīd tiek izstrādāta gan kvantu programmatūra un algoritmi, gan aparatūra (nanoelektronikas un fotonikas sensori un kvantu ierīces) un kvantu internets (kvantu droši sakari šķiedrā un gaisā, optiskie satelītsakari).

“Dažādu industriju interese par kvantu skaitļošanas un drošākas komunikācijas pielietojumiem pasaulē ir ļoti liela, jo īpaši finanšu, medicīnas un aizsardzības jomā. Eiropas Savienības iniciatīvas ietvaros šobrīd aktīvi tiek veidota infrastruktūra, kas ietver kvantu skaitļošanu un kvantu internetu. Mobilo sakaru attīstība, pielietojot kvantu tehnoloģijas, saistīta ar virkni ieguvumu, tajā skaitā jomās, kurās ir augstākais potenciāls attīstīt zināšanu un tehnoloģiju ietilpīgus un eksportspējīgus produktus un pakalpojumus. Proti, kvantu tehnoloģijas paver jaunas iespējas drošas digitālas komunikācijas jomā, ievērojami samazinot iespējamos kiberdrošības riskus nākotnē,” skaidro LMT prezidents Juris Binde.

“Jaunas tehnoloģiskās iespējas – tie nav tikai skaitļi uz papīra, tie ir jauni produkti, pakalpojumi un iespējas visās jomās – uzņēmējdarbībā, zinātnē, izglītībā un medicīnā. Jo vairāk pūļu un resursu mēs šodien ieguldīsim tehnoloģiju attīstībā, jo tehnoloģiski attīstītāki mēs kļūsim nākotnē. Tas ļaus cilvēcei labāk sagatavoties vēl nezināmiem un neparedzamiem izaicinājumiem,” pauž “MikroTik” valdes priekšsēdētājs Džons Tallijs.

Kvantu šifrēšanas tehnoloģiju iekārtu izmantošana datu pārraidē padarīs informācijas apriti daudz drošāku.  Iespēju testēšanai jau kopš 2019. gada LU MII izmanto Šveices firmas ID Quantique QKD “Clavis3” iekārtas kvantu atslēgu sadalei. Pirmā LMT un LU MII kopīgi veiktā testa gaitā LMT tīklā pārsūtīti ar kvantu tehnoloģijām šifrēti dati, kvantu atslēgām sinhronizējoties ar ātrumu ap 2000 b/s. Šobrīd abas kvantu tehnoloģiju iekārtas atrodas LU MII, bet plānots, ka drīzumā viena no tām uz nākamo testu laiku tiks pārcelta uz LMT. Attīstot kvantu tehnoloģiju izmantošanas izpēti ir iecerēts, ka “MikroTik” kopējās sadarbības ietvaros ar LMT un LU MII izstrādās kvantu šifrēšanai piemērotas kriptēšanas iekārtas – čipus. 

“Kvantu fizikas ieguvumus var izmantot jau šobrīd, nemaz nesagaidot kvantu datorus un uz kvantu datoriem balstītu kvantu internetu, proti, izmantot kvantu tehnoloģijas drošai datu kriptēšanas atslēgu apmaiņai un komunikācijām kopumā. Nozīmīgs solis ir integrēt uz kvantu tehnoloģijām balstītu datu kriptēšanas atslēgu apmaiņu ar šī brīža klasiski kriptēto datu apmaiņu internetā. 

Kvantu atslēgu sadales (QKD) tehnoloģija slepeno atslēgu pārsūta otrai pusei ar individuāliem fotoniem tādā veidā, ka kvantu fizikas likumi garantē noklausīšanās konstatēšanu. Ja QKD kanālu noklausās, uztvērējs to konstatē kā atslēgu pārraides kļūdu un neuzticas tām. Tādējādi QKD garantē, ka slepenā atslēga ir pieejama tikai abiem saziņas dalībniekiem un neviens cits to nav redzējis. Tādēļ to sauc par kvantu atslēgu sadali – uzticamu atslēgu nodošanu otrai pusei. To kombinē ar klasiskiem šifrēšanas algoritmiem, kas šifrē un atšifrē reālu datu plūsmu, lietojot ar QKD droši nodotās atslēgas. Turklāt pašas atslēgas tiek ģenerētas ar īstu gadījumu skaitļu ģeneratoru (ne algoritmiski realizētu) – QRNG (Quantum Random Number Generation), kas balstīts uz kvantu daļiņu uzvedības neparedzamību,” skaidro LU MII direktore Ināra Opmane.

Globālās investīcijas kvantu tehnoloģijās šobrīd sasniedz ap 50 miljardu eiro. Apjomīgākie Eiropas Savienības kvantu infrastruktūras projekti ir Horizon 2020 Quantum Flagship un programmas Horizon Europe un Digital Europe. Latvijā par kvantu tehnoloģiju izmantošanu komunikāciju jomā bez LU MII, LMT un MikroTik  ir  ieinteresēti  LU, RTU u. c. 2021. gadā LMT, LU MII un Mikrotik ir parakstījuši sadarbības memorandu par kopīgu sadarbību kvantu tehnoloģiju izpētē un attīstībā.