Квантовые вычисления способны решать множество сложных задач оптимизации, включая планирование, маршрутизацию и управление запасами, которые ранее были неразрешимы для традиционных вычислительных систем. Однако именно эта возможность представляет собой серьезную угрозу для широко используемых сегодня алгоритмов шифрования с открытым ключом.
До наступления эры квантовых вычислений (Дня Q) сети должны обладать как квантовой готовностью, так и квантовой безопасностью.
Сети должны достичь обеих целей.квантовая готовностьиквантовая безопасностьдо наступления эры квантовых вычислений (Дня Q).
Классические сети против квантовых сетей
Классические сети
Классические сети повсеместно распространены в повседневной жизни. Коммутаторы и маршрутизаторы передают данные по медным кабелям и оптоволокну, используя протоколы, разработанные для обеспечения непрерывной работы сети даже при несовершенных сигналах. Классическая сеть считается функционирующей нормально, если приложения получают необходимые данные в пределах допустимой задержки, без необходимости сохранения точного состояния каждого отдельного сигнала. В таких сетях данные выражаются в классических битах. Искажение или потеря битов, вызванные шумом или затуханием сигнала, обычно устраняются с помощью механизмов коррекции ошибок и повторной передачи.
Квантовые сети
Квантовые системы кодируют, хранят и обрабатывают информацию в квантовых битах (кубитах), которые существуют в чрезвычайно чувствительных квантовых состояниях. Даже незначительные возмущения способны нарушить работу квантовых сетей, требуя максимальной точности (сверхвысокого качества) для каналов передачи. Это жесткое требование к качеству частично позволяет квантовым компьютерам решать сложные задачи, неразрешимые для классических компьютеров. Используя законы квантовой механики, квантовые вычисления решают сложные задачи, включающие огромное количество переменных и противоречивые ограничения.
Практические аспекты проектирования квантовых сетей.
Потребность в высокоточных кубитах и каналах передачи с низким уровнем шума смещает акцент в разработке квантовых сетей непосредственно на сохранение целостности квантовой информации при сквозной передаче по сети. Ниже приведены основные требования к развертыванию квантовых сетей:
1. Разработка каналов связи со сверхнизкими потерями.
Физические сети, обеспечивающие взаимосвязь между квантовыми системами, требуют каналов связи с минимальными потерями сигнала и превосходными оптическими характеристиками. Для соответствия этим критериям необходимы более сложные конструкции волокон, чем стандартные сети промышленного производства, такие как запатентованные составы стекла или оптические волокна с полой сердцевиной. Эти передовые типы волокон уменьшают затухание сигнала и лучше сохраняют квантовую информацию при передаче на большие расстояния.
2. Выделенные каналы передачи данных для квантового трафика
Для обеспечения предсказуемой производительности необходимы изолированные каналы передачи данных, предназначенные исключительно для квантового трафика. Один из жизнеспособных подходов — развертывание автономной физической сети, выделенной для квантовых данных, аналогичной отдельным физическим сетям, зарезервированным для резервного копирования или хранения данных. В рамках этой архитектуры серверы и квантовые системы оснащаются двумя сетевыми портами. Такая конфигурация позволяет целенаправленно оптимизировать сеть для квантового трафика без полной перестройки всех компонентов существующих производственных сетей.
3. Расширение сквозных каналов передачи квантовых сигналов.
Квантовые сети охватывают два уровня: межздательное или общегородское соединение распределенных квантовых систем и внутреннюю маршрутизацию сигналов внутри отдельных квантовых устройств. Между внешними классическими сетями и квантовым процессором (QPU) находится стек управления: он обрабатывает трафик классической сети, координирует квантовые операции и взаимодействует с QPU через радиочастотные (РЧ) кабели.
Внутри квантового компьютера эти радиочастотные кабели проходят через криостат (криогенную охлаждающую камеру), где внутренняя среда вакуумируется до условий, близких к вакууму, и охлаждается до температур ниже, чем в открытом космосе. Затем сигналы выходят из криостата, проходят через блок управления и поступают в волоконно-оптические линии связи, соединяющие удаленные квантовые системы. Каждый сегмент на всем этом пути передачи сигнала требует специализированных инженерных решений для надежной передачи квантовой информации. Критическими инженерными задачами являются бесшовные переходы кабелей между различными средами: переход от стандартных радиочастотных кабелей, работающих при комнатной температуре, к специально разработанной проводке, рассчитанной на экстремально низкие температуры и условия, близкие к вакууму.
Сети, ориентированные на будущее в эпоху квантовых технологий
Квантовые сети открывают новаторские парадигмы передачи данных, кибербезопасности и использования информации, предоставляя предприятиям и организациям беспрецедентные возможности. Организации, которые начнут изучать квантовые сети и постквантовую кибербезопасность уже сегодня, получат решающее преимущество в беспрепятственной интеграции квантовых систем и обеспечении долгосрочной защиты конфиденциальных данных в течение следующих десятилетий.
БелденМы активно изучаем новые квантовые технологии и их влияние на существующие сети и операционные системы. Мы поддерживаем постоянный диалог с глобальной квантовой экосистемой, сотрудничаем с коллегами по отрасли и специализированными учреждениями, а также продвигаем внутренние научно-исследовательские инициативы, чтобы помочь нашим командам и клиентам в полной мере понять требования к созданию инфраструктуры, готовой к квантовым вычислениям и обеспечивающей квантовую безопасность.
Опираясь на наш полный портфель комплексных решений для обеспечения связи, мы готовы помочь клиентам в создании перспективных сетей, способных к непрерывному развитию по мере внедрения квантовых технологий в коммерческую эксплуатацию.
Дата публикации: 11 июня 2026 г.