Фотоны против хакеров: как квантовые технологии оберегают данные корпораций

При этом квантовые мощности открывают потрясающие возможности для кибермошенников. Просто представьте, что злоумышленники перехватывают управление вашей машиной, холодильником, пылесосом — всеми IoT-устройствами в доме. А если речь идет не о частном доме, а о производстве, банке или операторе связи?

В России на развитие квантовых технологий до 2024 года планируется выделить почти 59 млрд рублей, из которых 16,7 млрд пойдут на ИБ-направление. Бюджеты стран-лидеров значительно объемнее — американские, китайские и европейские инвестиции «в квант» уже исчисляются миллиардами долларов.

Тем не менее, у России есть определенные достижения. Часть из них принадлежит научно-производственному стартапу QRate, который разрабатывает и поставляет для крупнейших российских государственных и частных корпораций ИБ-решения на основе технологий квантовых коммуникаций.

RB.RU пообщался с основателем и CTO QRate, Юрием Курочкиным, который также возглавляет центр компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» в МИСиС, о сценариях применения разработок в сфере квантовой криптографии и планах компании на 2021-2022 годы.

Содержание:

• Из лаборатории на рынок
• Квантовый ликбез 
• Кому, когда и за сколько нужен квант 
• Подготовка кадров
• Планы и амбиции
• Мнения экспертов

Юрий Курочкин, основатель и технический директор QRate

Из лаборатории на рынок

— Как вы начали работать с квантовыми технологиями?

— Я учился в Московском физико-техническом институте и уже там заинтересовался квантовой оптикой и квантовыми технологиями. В 2012 году получил ученую степень кандидата физико-математических наук по теме экспериментальной квантовой криптографии. Мне понравилось, что эта серьезная наука в конечном итоге решает кучу прикладных задач.

Гипотеза о коммерческом потенциале технологий подтвердилась еще в 2004-2006 годах, когда швейцарская компания ID Quantique сделала важный шаг — появился первый в мире коммерческий продукт на основе квантовых коммуникаций. Я понимал, насколько востребованными станут подобные решения, что они помогут сэкономить или не потерять миллиарды долларов. И потом, в России довольно мощная квантовая научно-теоретическая и инженерная школы, а значит, российская команда могла бы пройти путь коммерциализации быстрее, чем первопроходцы.

После защиты кандидатской диссертации я устроился в Российский квантовый центр, где первые пару лет занимался научной работой. Только задумался о карьере за рубежом, как открылись новые возможности здесь — Газпромбанк‎ одним из первых в нашей стране начал инвестировать в квантовые технологии. Я собрал группу единомышленников среди коллег, мы подготовили питч, банк утвердил проект, и мы стартовали — и это все несмотря на то, что самой компании еще не было. 

— Значит, вы начали работу в качестве подразделения РКЦ. Как развивались события дальше? 

— К 2016 году мы стали первыми в России, кто соединил два удаленных наземных объекта квантово-защищенным каналом — наша линия протянулась на 30 километров между двумя офисами Газпромбанка. К концу 2017 года был готов не просто прототип, а решение, которое пилотировали уже в «Сбере».

Еще спустя год продемонстрировали первую в России межкорпоративную квантовую сеть — с помощью наших установок провели сеанс защищенной видеосвязи между стендами «Сбера», Газпромбанка и PwC на Петербургском международном экономическом форуме. В 2020 году «связали» два офиса «Ро­сатома» с помощью оптоволокна «Рос­те­лекома». И уже в этом году выпустили новый продукт — квантовый генератор случайных чисел.

Хотя фактически проект родился в 2015, в спинофф РКЦ он выделился только спустя три года — когда мы собрали готовый бизнес-продукт. Проект назвали QRate, где Q — от слова Quantum, то есть «квант», а Rate означает «скорость». 

— Вы привлекали инвестиции?

— Мы участвуем в конкурсах и получаем гранты на научные разработки и частные инвестиции. 

Еще в 2019 году мы получили грант Фонда «Сколково», и он до сих пор идет: частями получаем 118 млн рублей от «Сколково» и 118 млн рублей от Газпромбанка.

Сейчас у инвесторов контрольный пакет акций.

— Что QRate представляет собой сейчас? 

— Спустя шесть лет с момента создания мы превратились в научно-производственную компанию с командой из 80 сотрудников, включая ученых с опытом работы в США, Англии, Европе. Работаем с 20 крупными заказчиками в режиме пилотов и продаж.

С точки зрения бизнес-процессов быстро расти сложно, но мы нашли сильного исполнительного директора, который помог нам отладить процессы и коммуникацию.

Активно занимаемся научными исследованиями, уже выпустили три коммерческих продукта и прорабатываем пути выхода на глобальный рынок. В начале этого года нас даже включили в топ-25 международных стартапов, которые влияют на развитие отрасли квантовых коммуникацийПо версии журнала The Quantum Daily
, чем я очень горжусь.

Самое важное для меня, что нам удалось решить трудную задачу: «подружить» научный и коммерческий подходы.

— В России есть стартапы, аналогичные вашему? 

— Помимо нас рынок представлен выходцами из МГУ и ИТМО. Они начали развивать свои проекты раньше, зато мы быстрее растем. 

— В чем ваша особенность? 

— Первое — комплексность. QRate — это одновременно научно-производственная компания, R&D-центр, консалтер, вендшор. Наши продукты разработаны на основе собственных патентов, которых у компании уже больше десяти. И, конечно, экспертиза: многие из наших научных сотрудников работали в престижных европейских организациях и публикуются в известных научных журналах — например, в IEEE Communication Letters и IEEE Transactions on Information Theory.

Это позволяет нам быть первыми в СНГ по скорости генерации квантовых ключей. Сейчас мы примерно на одном уровне с коллегами из Китая, но уже быстрее, чем швейцарцы, хотя они плотно работают над квантовыми технологиями.

Квантовый ликбез

— О квантовых технологиях много говорят, но их мало понимают. Можете объяснить доступно, над чем именно вы работаете?

— Сейчас вся информация защищается методами шифрования. Для этого нужны специальные ключи. Прямо как в «Семнадцати мгновениях весны» — там Штирлиц из цифр, услышанных по радио, расшифровывает текст послания с помощью ключа-книги, где цифры обозначают номер страницы или параграфа.

В нашей реальности — в сетях, которые сейчас соединяют банковские сети, критическую инфраструктуру, обычных пользователей — все то же самое, но в иной математической реализации. Ключи тоже есть, между пунктами связи их до недавнего времени распределяли либо доверенным курьером, либо с помощью асимметричной криптографии, которая не устоит перед атакой с помощью квантового компьютера.

Сейчас, когда квантовые компьютеры развиваются быстрее и быстрее, проблема защиты информации встает все острее. И возникает вопрос — кому доверять? Человеку, технологии, которая не может гарантировать защиту, или фундаментальным законам физики?

— Кажется, вы выбрали третий вариант?

— Верно (улыбается). Уникальность квантового распределения ключей в том, что благодаря свойствам элементарных частиц можно гарантированно обнаружить попытки взлома и исключить возможность незаметного перехвата ключей. В основе этого процесса лежит фундаментальный закон физики — феномен квантовой запутанности. Этот закон гласит, что невозможно создать копию фотона, который находится в неизвестном квантовом состоянии.

И наоборот: если ключ прошел все тесты, это значит, что он гарантированно известен только передатчику и приемнику на уровне законов физики, а не на уровне доверия человеку, следовательно, им можно уверенно пользоваться.

— И наверное, так ключи можно менять намного чаще, еще до первых признаков взлома?

— Конечно. Обычно курьеры развозят ключи раз в полгода или даже в год. Просто представьте, насколько это высокая нагрузка на ключ, если речь идет о, например, федеральном банке! Даже на обычной почте пароль рекомендуется менять чаще, а тут тысячи терабайт конфиденциальной информации, платежных данных, личных дел клиентов…

Если кто-то с помощью математических мощностей в классическом шифраторе, анализируя трафик, угадает этот ключ, он получит доступ к полугоду всей передачи информации. И потом, чем меньше ключей, тем проще их проанализировать и предугадать.

Квантовый же подход позволяет генерировать непредсказуемые ключи и передавать их гораздо чаще — раз в несколько секунд. И это не предел.

— Есть ли альтернативные технологии?

— Есть постквантовая криптография — софтверное, а не аппаратное решение. По уровню защищенности оно намного лучше обычных методов защиты, но его надежность ниже, чем у аппаратно-программной криптографии. Сейчас строго математически доказанную невозможность взлома гарантирует только квантовая криптография.

На примере банка: внутренний контур лучше защищать квантовой криптографией, а клиентов — постквантовой.

Кому, когда и за сколько нужен квант

— Так что делать бизнесу? Уже пора бежать за парочкой квантовых генераторов?

— Современную защиту довольно сложно взломать при помощи классического компьютера — то есть до массированных квантовых атак, как минимум, десяток лет.

Опасность в другом: мошенники могут украсть или перехватить зашифрованные данные уже сейчас, а «прочитать» их позже, когда появится новая технологическая возможность. Квантовые коммуникации способны уберечь от такого «хакинга из будущего».

— На какие сферы в первую очередь ориентированы ваши продукты и решения?

— Сейчас наши решения используются в банках, телекоме и ИТ. Планируем начать работу с медицинской и транспортной отраслями — например, квантовая защита очень пригодится системам управления беспилотниками. Большой потенциал в энергетике и критической инфраструктуре.

Другими словами, квантовая криптография в первую очередь нужна тем компаниям, которые передают или обрабатывают важную информацию и персональные данные пользователей с длительным периодом хранения.

— По документам, в 2020 году выручка QRate составила 61 млн рублей, но на самоокупаемость проект пока не вышел?

— Верно. Надеемся пройти точку безубыточности в этом году, но из-за отложенного влияния пандемии на макроэкономику, думаю, реализуем это уже в 2022 году.

Дело в том, что воронку продаж мы разработали только в 2019, и 2020 — первый год, когда мы стали серьезно заниматься коммерческими вопросами, то есть дошли от пилотов к реальным продажам. И потом, в случае крупных клиентов, какие у нас, речь идет об очень длительном цикле: серия пилотов может занять несколько лет.

В коммерческом отношении сейчас для нас самое важное — нарастить выручку. Пока еще основной доход идет от продажи устройств, а не услуг. В перспективе мы хотим усилить сервисный формат — видим большой потенциал в консалтинге.

— А сколько стоит внедрение квантовых коммуникаций?

— В этой задачке много параметров: объем трафика, качество инфраструктуры, требования компании. Например, кто-то из заказчиков просит гарантию замены оборудования в течение двух часов. Это значит, что мы должны неподалеку держать наготове запасное оборудование. А кого-то устроит замена в течение 24 часа устроит.

— Но малый и средний бизнес вряд ли сможет такое потянуть?

— Да, пока с квантами связывается самый крупный бизнес, в том числе с господдержкой. Но в перспективе все упростится и удешевится. 

Тут уместно сравнение с распространением оптоволокна. В 90-х годах оптоволоконными линиями пользовались либо телеком-компании, либо самые крупные коммерческие компании. Потом, ближе к 2000 году, прошел цикл удешевления технологии, и она стала доступна МСП. А уже в 2012 году ко мне в дверь постучались представители интернет-оператора и предложили провести кабель ко мне в квартиру. Помню, что спросил, сколько стоит, а они сказали — это бесплатно, только покупайте у нас трафик.

Думаю, что-то подобное произойдет с квантовым распределением ключей. Лет через пятнадцать вы совершенно спокойно подключите систему квантового распределения ключей себе в квартиру и будете спокойно садиться в свой беспилотник, зная, что его никто не взломает (смеется).

— Может подобный прорыв произойти раньше — скажем, с мобильными приложениями?

— Однозначно, да. Думаю, это вопрос двух-трех лет: фотоны от компаний вроде нашей будут идти до офиса банка, пользователи будут приносить телефон в офис банка либо к банкомату, подключать его по NFC к внутренней сети и так сохранять ключи в памяти телефона.

— Но ведь ключи нужно менять часто, неужели придется каждый день ходить в банк?

— Нет, тут совсем другие потребности и совсем другой объем информации. Тут даже важнее не часто менять ключи, а убрать из уравнений человеческий фактор. Например, с приходом квантовых ключей уже не понадобятся сообщения с кодом, к которым часто прибегают мошенники.

Прикоснуться к науке

— Вы сталкивались с нехваткой квалифицированных кадров?

— В целом по стране школа электроники разрушена, но есть несколько центров, откуда мы и «вылавливаем» выпускников. Смотрим и на иностранных экспертов, но их привлекаем только для научных изысканий — это связано с жестким регулированием, которым неизбежно сопровождаются вопросы информационной безопасности.

Научно-образовательный комплекс квантового распределения ключей

При этом, хотя в целом кадров не хватает, у нас в стране есть очень сильные специалисты по квантам. В 2015 году, когда начинали разработку, я очень легко собрал первый костяк команды по знакомым. А вот потом пришлось научиться переманивать кадры и растить компетенции своих людей. В этом плане мы конкурируем с большими компаниями-разработчиками, которые тоже испытывают жуткий кадровый голод.

Поэтому одной из наших миссий мы видим помощь в подготовке и переподготовке специалистов.

— А сами вы обучение проводите?

— Мы работаем с консорциумом Центра компетенций НТИ «Квантовые коммуникации» НИТУ МИСиС — проводили курс ДПО по квантовым коммуникациям в прошлом году, было порядка 400 слушателей. Также наши сотрудники помогают школьникам с первыми научными проектами на сменах лагере «Сириус». А для чемпионата World Skills вывели компетенцию «Квантовые технологии», участники которой выполняли задания на нашем оборудовании.

— У вас есть и коммерческий продукт для образовательной и исследовательской деятельности, верно?

— Да, один из наших продуктов — научно-образовательный комплекс. С его помощью мы готовим кадры для нового рынка квантовых коммуникаций, показываем на практике, как работает технология. У нас уже пять клиентов, которые купили разное количество таких систем — университеты, техникумы, колледжи.

Еще за услугами обучения приходят корпорации. Тут проводим обучение двух категорий: одно для менеджмента, другое для технических специалистов. Сначала читаем общие лекции, потом одна группа работает с оборудованием, а другой объясняем, как строится управление.

Когда человек, будь то студент или опытный инженер, видит своими глазами, как все работает, для него оборудование перестает быть загадочным «черным ящиком», а слово «квант» десакрализируется. Значит, растет уровень доверия и эрудиции.

Планы и амбиции

— Как вы оцениваете экспортный потенциал проекта?

—  Чтобы выходить на зарубежные рынки, особенно в отрасли информационной безопасности, надо хорошо понимать специфику каждого региона. И потом, бренд «русских хакеров» не сыграет нам на руку.

Вот почему мы ищем локальных партнеров с большим опытом, уже зарекомендовавших себя на внутренних ИБ-рынках. Пока проводим удаленные питч-сессии, а с открытием границ запустим и личные визиты.

— Какие регионы рассматриваете для продвижения?

—  В основном Азию — Корею, Сингапур и другие крупные страны с крепкой правовой системой. Но не Китай — в силу понятных причин они предпочитают собственные разработки.

Мы видим большой потенциал не только в рынке криптографии, но и в образовательном направлении. И вот по продуктам нашего научно-образовательного комплекса планируем работать напрямую. Но перед этим предстоит не только перевести наши методики подготовки кадров, но и адаптировать их под западные методы обучения. Это огромный пласт работы.

— В чем основное отличие российского рынка от зарубежных?

— Как правило, рынки информационной безопасности очень локальны — в каждой стране свои стандарты.

Но основное различие в том, как бизнес «переваривает» такую новую технологию. Учитывая экономические колебания, горизонты планирования иностранных компаний шире, чем у отечественных. Это сказывается на интересе и платежеспособности.

В том числе поэтому мы намерены выходить на международный рынок.

— Какие еще барьеры есть в вашем бизнесе?

— Пока что это несовершенство технологий. Сейчас информация передается по оптоволокну, поэтому вопрос слишком большого расстояния между отправителем и получателем можно решать только с помощью квантовой сети с доверенными узлами. Без нее обмен ключами по кабелю возможен только в пределах одного города, максимальное расстояние в реальных сетях — около 120 км.

Кроме того, рынок ожидает правил сертификации оборудования и стандартизации интерфейсов со стороны регуляторов.

— Вы будете работать над созданием собственной квантовой сети?

— Одна из моделей, которую мы рассматриваем — сеть в партнерстве с телеком-компанией. Партнер будет предоставлять свои оптические волокна и промежуточные доверенные узлы, а отдельные устройства будем устанавливать клиентам.

Сейчас пока ведем переговоры с несколькими потенциальными партнерами. Объявим, когда закончатся пилоты.

— В чем видите миссию QRate?

— Мы намерены изменить рыночные ИБ-стратегии и обеспечить данным реальную защиту. Думаем о том, как квантовые коммуникации сократят ущерб от телефонных мошенничеств, защитят заводы и электростанции от хакерских атак, помогут организовать безопасное движение беспилотного транспорта и решат многие другие задачи настоящего и будущего.

Чтобы эффективнее реализовать эти планы, сейчас мы ищем стратегических инвесторов.

Мнения экспертов

Эта сфера пока в новинку для инвесторов: первый квантовый экзит состоялся в 2018 году, когда компания ID Quantique была приобретена SK Telecom.

Все потому, что чаще всего deeptech-проекты являются университетскими спин-оффами, которые подолгу, в силу продуктовой и технологической специфики (в том числе редкого дорогостоящего оборудования) находятся в стенах своих лабораторий.

Они не спешат привлекать внешние инвестиции, длительное время находясь в невидимой для инвесторов фазе, и активно используют грантовое финансирование со стороны государственных программ, университетов, лабораторий и R&D-центров. Горизонт инвестирования в такие стартапы весьма длительный: с учетом фазы R&D формирование бизнес-модели может потребовать от нескольких до десяти и более лет.

С другой стороны, квантовые технологии, в том числе квантовый компьютинг и коммуникации, выделяются тем, что результаты их развития применимы сразу в подавляющем большинстве индустрий, соответственно, размер рынка для данного технологического стека огромен и будет продолжать активно расти.

QRate представляет хороший пример команды, которая на текущей стадии своих разработок увидела заказчика, готового за них платить. Безусловно, хотелось бы увидеть первых зарубежных клиентов компании, а также развитие продукта с доведением текущего работающего прототипа до стадии коммерческого масштабируемого решения, чтобы оценить конкурентоспособность стартапа на глобальном рынке.

Теоретически квантовые алгоритмы довольно хорошо изучены, но практика может принести свои проблемы. Поэтому уже сейчас необходимо исследовать и развивать не только алгоритмы шифрования, но и технологии для их реализации — чтобы быть готовыми к появлению квантовых компьютеров с точки зрения безопасности данных. И работать на уменьшение издержек производства подобных решений и, как следствие, увеличение скорости передачи данных.

Наше взаимодействие с QRate по подготовке кадров по квантовым коммуникациям началось в 2019 году. Совместно мы разработали различные дополнительные образовательные программы для учащихся старших классов и студентов колледжей и вузов, программу повышения квалификации педагогов. Например, в 2020 году мы работали с преподавателями калужского колледжа КТЭП в рамках программы «Практическое введение в квантовые коммуникации».

Дополнительно мы запустили программу повышения квалификации для специалистов телекоммуникационных и ИТ-компаний и в перспективе расширим ее до программы профессиональной переподготовки специалистов в области квантовых коммуникаций.

Мы сотрудничаем и в научной сфере: вместе участвуем в конкурсах на проведение исследований в области квантовых коммуникаций.

Сегодня наиболее эффективный ответ на квантовую угрозу — возможная комбинация квантовой и постквантовой криптографии. И в этой плоскости мы взаимодействуем с командой QRate. Недавно провели интеграцию, которая показала, что можно бесшовно соединять наши решения и строить квантово-защищенную архитектуру.

Все фото: QRate