Nairi Quantum՝ նոր ընկերություն և նոր ուղղություն։

Քվանտային կապ՝ նորույթ ոչ միայն Հայաստանում, այլև աշխարհում։

Michel Kulhandjian-ը՝ Տեխասի Հյուսթոնի Ռայսի համալսարանի գիտաշխատող, արդեն մի քանի ամառ այցելում է EC՝ ամեն անգամ մտածելով «Քվանտային կապ» նոր ոլորտը Հայաստան բերելու ուղիների մասին։ Այս անգամ նա գտել է լուծումը և արդեն հավաքել է նախնական թիմը։

Նրա հոդվածը պատմում է այդ մասին։

Յուրաքանչյուր հաղորդագրություն, որ այսօր ուղարկում եք՝ բանկային փոխանցում, անձնական գրություն, պետական գաղտնիք, պաշտպանված է մաթեմատիկայով։ Մենք վստահում ենք, որ որոշ խնդիրներ չափազանց դժվար են, որպեսզի համակարգիչները դրանք արագ լուծեն։ Բայց այդ վստահությունն ունի պիտանելիության ժամկետ. հզոր քվանտային համակարգիչները, որոնք այժմ մշակվում են ամբողջ աշխարհում, մի օր հեշտությամբ կլուծեն այդ խնդիրները, և այսօրվա գաղտնագրման մեծ մասն այլևս հուսալի չի լինի։ Սա գիտական ֆանտաստիկա չէ. կառավարություններն ու ընկերություններն արդեն պատրաստվում են դրան։

Կա մի առանձնահատուկ հրատապություն, որը շատերը չեն գիտակցում։ Հակառակորդը կարող է այսօր գրանցել գաղտնագրված տվյալները և պարզապես պահել դրանք՝ սպասելով այն օրվան, երբ քվանտային համակարգիչը կկարողանա կոտրել դրանք. այս ռազմավարությունը հայտնի է որպես «հավաքիր հիմա, վերծանիր հետո» (harvest now, decrypt later)։

Այս տարի ուղարկված զգայուն տեղեկատվությունը կարող է արդեն գտնվել ինչ-որ արխիվում և սպասել։ Ահա թե ինչու քվանտային անվտանգ կապի անցմանը լրջորեն են վերաբերվում արդեն հիմա՝ մեծ քվանտային համակարգիչների ի հայտ գալուց տարիներ առաջ։

Քվանտային կապը պատասխաններից մեկն է։ Հաղորդագրությունը մաթեմատիկայով պաշտպանելու փոխարեն այն պաշտպանում է ֆիզիկայի օրենքներով։

Ինչպես է այն աշխատում

Գաղափարը հիասքանչ պարզ է։ Տեղեկատվությունը կրում են լույսի առանձին մասնիկները՝ ֆոտոնները։ Քվանտային մեխանիկայի օրենքներն ասում են, որ հնարավոր չէ չափել կամ պատճենել առանձին ֆոտոնը՝ առանց այն խաթարելու։ Պատկերացրեք օճառի պղպջակի վրա գրված հաղորդագրություն. այն պահին, երբ որևէ մեկը դիպչում է այն նայելու համար, այն պայթում է, և դա իմանում են և՛ ուղարկողը, և՛ ստացողը։ Առանձին ֆոտոնն իրեն մեծ մասամբ նույն կերպ է պահում։ Բնության այս «միջամտությունը բացահայտող» հատկությունն է, որ անվտանգությունն այդքան հզոր է դարձնում. այն չի ենթադրում, որ գաղտնալսողը թույլ է կամ մաթեմատիկան դժվար է, այլ հենվում է ֆիզիկայի վրա, որը հնարավոր չէ խաբել։

Քվանտային կապը՝ երեք գաղափարով

Չկլոնավորում։ Հնարավոր չէ պատճենել անհայտ քվանտային վիճակը։ Տեղեկատվություն կրող ֆոտոնը հնարավոր չէ գաղտնի կրկնօրինակել, ուստի գաղտնալսողը չի կարող աննկատ պատճենել հաղորդագրությունը։

Խճճվածություն։ Երկու ֆոտոն կարող են կապված լինել այնպես, որ մեկի չափումը ակնթարթորեն բացահայտում է մյուսի վիճակը, որքան էլ հեռու լինեն դրանք միմյանցից. սա կոռելյացիայի և անվտանգության եզակի քվանտային ռեսուրս է։

QSDC։ Quantum Secure Direct Communication՝ քվանտային անվտանգ ուղիղ կապ. բուն հաղորդագրության ուղարկում քվանտային ալիքով՝ առանց նախապես առանձին բանալի փոխանակելու։ Սա է մեր ընտրած սահմանագիծը։

Քվանտային կապի ամենահայտնի ձևը քվանտային բանալիների բաշխումն է (QKD), որն այս սկզբունքներն օգտագործում է գաղտնի բանալի փոխանցելու համար, որն այնուհետև պաշտպանում է սովորական հաղորդագրությունը։ Մեր ուշադրությունը մեկ քայլ առաջ է գնում՝ քվանտային անվտանգ ուղիղ կապ (QSDC), որի դեպքում բուն հաղորդագրությունն է անցնում քվանտային ալիքով, և առանձին բանալի պետք չէ։ Սա ավելի երիտասարդ և ավելի պահանջկոտ սահմանագիծ է, որտեղ աշխարհում աշխատում են միայն մի բուռ խմբեր, իսկ մինչ այժմ մեր տարածաշրջանում՝ ոչ մեկը։

Որտեղ է կանգնած աշխարհը

Ոլորտն արագ է զարգանում։ Չինաստանը ցուցադրել է քվանտային պաշտպանված կապուղիներ օպտիկական մանրաթելի հարյուրավոր կիլոմետրերի վրա և նույնիսկ արբանյակի միջոցով. Եվրոպան և Միացյալ Նահանգները մեծ ներդրումներ են կատարում ազգային քվանտային ծրագրերում։ Սակայն ուղիղ կապի սահմանագծում աշխատող խմբերի թիվը մնում է փոքր, իսկ Կովկասում և մեր հարևանությամբ դեռ ոչ ոք չկա։ Հենց այդ բացն է հնարավորությունը։

Ինչու է դա կարևոր

Անվտանգ կապը ժամանակակից հասարակության հիմքն է. բանկային գործը, առողջապահությունը, պետական կառավարումը, պաշտպանությունը և կրիտիկական ենթակառուցվածքները կախված են դրանից։ Քվանտային համակարգիչների զարգացմանը զուգընթաց իրենց տվյալները պաշտպանել չկարողացող հաստատությունները խոցելի կդառնան։ Քվանտային կապն առաջարկում է պաշտպանություն, որը կախված չէ հակառակորդի հաշվողական հզորության մասին ենթադրություններից. դրա անվտանգությունն արմատավորված է բնության օրենքներում։ Այն երկրներն ու հաստատությունները, որոնք վաղ կստեղծեն այս կարողությունը, կունենան երկարատև առավելություն՝ անվտանգության, արդյունաբերության և դիրքի առումով։

Հայաստանը գնալով ավելի է ներդրումներ կատարում առաջադեմ տեխնոլոգիաներում՝ արհեստական բանականության, հաշվարկների, ժամանակակից թվային տնտեսության ենթակառուցվածքների մեջ։ Այդ թվային ապագայի աճին զուգընթաց աճում է նաև այն պաշտպանելու անհրաժեշտությունը։ Քվանտային կապն այդ պատասխանի մի մասն է՝ անվտանգության շերտ հենց այն տեխնոլոգիաների համար, որոնք կառուցում է Հայաստանը։

Մեր ծրագրերը

Nairi Quantum-ում մենք այս կարողությունը կառուցում ենք քայլ առ քայլ, այնպես, ինչպես կառուցվում է լավ ճարտարագիտությունը։ Սկսում ենք ծրագրային սահմանվող ռադիոյից (SDR) և մոդելավորումից՝ ծանոթ, մատչելի գործիքներից, որոնք արդեն օգտագործվում են Engineering City-ում, որպեսզի ուսումնասիրենք արձանագրությունները, մոդելավորենք ֆիզիկան և ցուցադրենք կապի տրամաբանությունը։ Հաջորդիվ անցնում ենք իրական միաֆոտոնային փորձերի՝ Հայաստանի աճող քվանտային օպտիկայի համայնքի գործընկերների հետ միասին։ Ժամանակի ընթացքում ձգտում ենք խճճվածության վրա հիմնված կապուղիների՝ ամենաառաջադեմ ձևին։ Յուրաքանչյուր փուլ սանդուղքի աստիճան է՝ սկզբում փոքր և մատչելի, աճող մեր մարդկանց և մեր արդյունքների աճին զուգընթաց։ Ճանապարհին հրապարակումներ ենք անում, փորձարկման հարթակ ենք կառուցում և ուսուցանում ենք։

Nairi Quantum թիմը Engineering City-ում, Երևան։ Ձախից աջ՝ Aram Salatian, Nathalie Jouljian, Michel Kulhandjian, Martin Pinamyan և Andranik Aghajanyan։

Մեր թիմը

Այս ամենը հնարավոր է դարձնում թիմը։ Nairi Quantum-ը միավորում է երիտասարդ հայ ինժեներների և հետազոտողների՝ ոմանք այստեղ՝ Երևանում, մյուսները հեռավար են մասնակցում սփյուռքի տարբեր վայրերից, համատեղելով ազդանշանների մշակումը, ծրագրային սահմանվող ռադիոն և մի ոլորտ սովորելու ընդհանուր ձգտումը, որում մեզանից ոչ ոք չի ծնվել։ Մեզ ուղղորդում են միջազգային մակարդակի խորհրդատուներ, և մենք երախտագիտությամբ տեղակայված ենք Engineering City-ում՝ NI-Armenia-ի աջակցությամբ։ Լաբորատորիան ոչ միայն հետազոտության վայր է, այլև աճելու վայր՝ հրապարակելու, համաշխարհային կարգի մենթորներից սովորելու և համաշխարհային հետազոտական համայնքի հետ կապվելու համար։

Ինչպես է սա օգնում Հայաստանին

Ըստ էության, սա Հայաստանի մասին է։ Երկրում և տարածաշրջանում առաջին քվանտային կապի լաբորատորիայի ստեղծումը միանգամից մի քանի բան է անում։

Այն հայկական հողի վրա ստեղծում է նոր բարձր տեխնոլոգիական կարողություն՝ կապված ազգային անվտանգության և թվային ինքնիշխանության հետ։ Այն պատրաստում է հայ ինժեներների մի սերունդ աշխարհի ամենաառաջադեմ ոլորտներից մեկում՝ տաղանդավոր երիտասարդներին պատճառ տալով իրենց կարիերան կառուցել այստեղ և այդ տաղանդը կապել աշխարհի հետ, այլ ոչ թե միայն մեկնել։ Այն դռներ է բացում միջազգային համագործակցության, հետազոտական դրամաշնորհների և գործընկերությունների համար, որոնց արդյունքը վերադառնում է Հայաստան։ Այն իրական տնտեսական ներուժ ունի՝ այսօրվա առաջատար կարողությունը վաղը կարող է դառնալ ընկերություն և արդյունաբերություն։ Եվ այն ամրապնդում է Engineering City-ի էկոհամակարգը՝ գիտական սահմանագիծ ավելացնելով իր ճարտարագիտությամբ արդեն հայտնի համայնքին։

Եվ թերևս ամենակարևորը՝ այն Հայաստանը քարտեզի վրա է դնում մի զարգացող ոլորտում, որտեղ վաղ լինելը կարևոր է, և որտեղ փոքր, նպատակասլաց երկիրը կարող է իսկապես առաջնորդել, այլ ոչ թե հետևել։

Մեծ գործերը հաճախ սկսվում են փոքրից և լուռ։ Յուրաքանչյուր ոլորտ ունի իր «առաջին լույսը»՝ այն պահը, երբ գործիքն առաջին անգամ տեսնում է։ Մենք հավատում ենք, որ Հայաստանը կարող է լինել քվանտային ապագայի մաս ոչ թե որպես հանդիսատես, այլ որպես ներդրող։ Այդ աշխատանքն սկսվել է այստեղ՝ Engineering City-ում, և մենք ջերմորեն հրավիրում ենք համայնքին հետևել դրան և միանալ դրան։