В Соединённых Штатах американские учёные из Университета Пердью совместно со специалистами Окриджской национальной лаборатории впервые в мире смогли организовать защищённую квантовую связь в работающем ядерном реакторе. Систему квантового шифрования протестировали на реакторе PUR-1 в Пердью, используя технологию квантового распределения ключей (QKD) от компании Toshiba.
Об этом сообщает ProIT
Квантовые технологии для безопасности ядерных объектов
С поиском новых, безопасных и экологичных источников энергии в мире растёт интерес к малым модульным реакторам и микрореакторам, которые производят меньше отходов, чем классические АЭС. Однако даже такие установки остаются уязвимыми к киберугрозам, что актуализирует внедрение современных систем защиты.
В настоящее время PUR-1 — единственный в США полностью цифровой ядерный реактор, функционирующий на основе электронных экранов, клавиатуры и кабелей Ethernet вместо традиционных механических элементов. Это позволило исследователям вместе с Toshiba развернуть и проверить систему защищённой квантовой связи QKD непосредственно в реальных условиях ядерного объекта.
Особенности эксперимента и ключевые результаты
Система QKD основана на принципах квантовой механики: при попытке несанкционированного вмешательства в передачу данных квантовое состояние изменяется, что позволяет мгновенно обнаружить попытку взлома и определить объём потенциально скомпрометированной информации.
«Система QKD использует квантовую механику и измерения квантово-механической системы для нарушения квантовых состояний. Это позволяет без проблем узнать, пытался ли кто-то проникнуть в систему и какая часть информации могла быть утеряна».
Во время испытаний к реактору подключили два узла, которые обменялись защищёнными квантовыми ключами через одномодовый оптоволоконный кабель. Для имитации реальных условий внедряли специальные линии задержки и аттенюаторы, чтобы создать дополнительное расстояние и помехи между узлами, а затем проверили устойчивость и производительность системы.
В ходе эксперимента зафиксировали стабильную скорость генерации ключей на уровне 320 Кбит/с с частотой квантово-битовых ошибок 3,8% на расстоянии до 54 км. При использовании 68 основных сигналов технология позволила применять одноразовое шифрование на дистанции до 135 км. Задержка во время процессов шифрования и дешифрования не превышала полсекунды. Исследователи также внедрили методы буферизации резервных ключей для повышения надёжности при возможных перебоях соединения.
Результаты этой работы уже опубликованы на сервере препринтов Arxiv.