Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2017-11-28
Группа ведущих мировых специалистов по квантовому взлому из Канады проверила безопасность квантовой сети Университета ИТМО
  Группа ведущих мировых специалистов по атакам на устройства квантовой коммуникации из Университета Ватерлоо (Канада) под руководством профессора Вадима Макарова провела анализ безопасности квантовой сети, созданной в лаборатории «Квантовой информатики» Международного института Фотоники и оптоинформатики Университете ИТМО. В результате совместных исследований ученые провели проверку наличия потенциальных уязвимостей и предложили пути их устранения, что крайне важно для практического внедрения технологии. О работе, проведенной в лаборатории «Квантовой информатики», а также о ключевых перспективах развития квантовых коммуникаций на ближайшие пять лет — читайте в нашем материале.
 
Первая в России городская линия квантовой связи в существующей телекоммуникационной инфраструктуре была запущена в 2014 году сотрудниками компании «Квантовые коммуникации», основанной на базе лаборатории квантовой информатики Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО. В мае 2017 года та же группа специалистов совместно с коллегами из Казанского квантового центра КНИТУ-КАИ успешно запустила первую в России и СНГ многоузловую квантовую сеть, объединившую четыре узла, расположенные в разных районах столицы Татарстана.
  Сеть, которая работает в Университете ИТМО, была создана на основе принципиально нового подхода: метода квантовой коммуникации на боковых частотах модулированного излучения. Его особенность состоит в том, что одиночные фотоны, с помощью которых происходит кодирование, не излучаются непосредственно источником, а выносятся на боковые частоты спектра в результате фазовой модуляции излучения оптической несущей. Этот подход обеспечивает ряд преимуществ для построения квантовых сетей, обеспечивая высокую устойчивость сигнала к внешним воздействиям на канал связи и значительно большую пропускную способность. Система позволяет передавать квантовую информацию на расстояния более 250 километров (результаты исследования были опубликованы в прошлом году в журнале Optics Express).
  Анализ безопасности квантовой сети, созданной в Университете ИТМО, на протяжении двух недель проводили специалисты из Quantum hacking lab (Университет Ватерлоо, Канада) — которые представляют одну из ведущих групп по работе с атаками на устройства квантовой коммуникации. Лаборатория сотрудничает, в частности, с швейцарской компаний ID Quantique, а также другими профильными компаниями по всему миру. Анализ безопасности сети проводили научные сотрудники Университета Ватерлоо Шихан Саджед (Shihan Sajeed) и Хао Чин (Hao Qin), а также аспиранты Аньчи Хуанг (Anqi Huang) и Пумпонг Чайвонкхот (Poompong Chaiwongkhot) под руководством профессора Вадима Макарова, руководителя лаборатории квантового взлома в Университете Ватерлоо.
 

  «Когда мы работаем с компаниями, мы подписываем договор о неразглашении и получаем доступ ко всем характеристикам сети, алгоритмам и документам — как опубликованным, так и предназначенным для внутреннего использования. Мы начали работу удаленно еще два месяца назад — первым шагом был анализ документов о системе, которая была создана в Университете ИТМО. На следующем этапе мы приехали сюда и получили возможность лично пообщаться с инженерами и разработчиками сети, чтобы уточнить дополнительные детали, — рассказывают Анчи Хуанг и Пумпонг Чайвонкхот. — Основная цель нашей работы здесь состояла в выработке решений, которые помогут Университету ИТМО повысить безопасность системы. Мы попытались указать на некоторые потенциальные проблемы, которые могут возникнуть в системе, ориентируясь на предыдущий опыт, а также проанализировали возможность возникновения других угроз. Мы нашли ряд проблем, и следующим шагом нашей работы станет разработка и предложение решений, которые помогут специалистам улучшить созданную здесь систему».
  Как добавляет Вадим Макаров, все существующие на данный момент системы выполнены по-разному, и протокол, который используется в Университете ИТМО, не похож ни на один из тех, которые применяются в мире. Именно поэтому исследователям потребовалось больше времени на анализ безопасности сети. Полученные результаты лягут в основу отчета, который, как планируют в группе Вадима Макарова, будет подготовлен в течение ближайшего месяца. Отчет будет передан специалистам Университета ИТМО, после чего будет продолжаться индивидуальная работа по проблемам — как внутри вуза, так и в перспективе в сотрудничестве с группой специалистов Университета Ватерлоо.
  Сегодня недостаточно просто собрать квантовую сеть и объявить, что она безопасна, подтверждает Артур Глейм, руководитель лаборатории «Квантовой информатики» Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО. «Важно доказательно обосновать корректности ее работы, в том числе закрыв все известные уязвимости на уровне "железа". Мы уже начали работать в этом направлении и будем продолжать активно сотрудничать с канадскими специалистами и другими российскими и зарубежными группами. Наша задача создать качественный продукт на рынке сетевой безопасности, и квантовая сеть в дальнейшем будет выполнять роль испытательного полигона для отработки новых технологий и технических решений», — говорит он.


Артур Глейм

  Квантовые коммуникации гарантируют абсолютную неуязвимость линий оптической связи для хакерских атак. В отличие от математических алгоритмов шифрования, даже самый сложный из которых все-таки можно «раскусить», в системе квантовых коммуникаций на защиту данных встают фундаментальные законы квантовой физики: носителями информации здесь выступают одиночные фотоны, которые необратимо изменяются при любой попытке перехвата сигнала – таким образом, пользователь мгновенно узнает о вторжении в канал.
  Теоретических уязвимостей у квантовой связи нет никаких, говорит Вадим Макаров. Несмотря на ряд недостатков (пока это дорого, медленно, а также имеются ограничения на расстояние и требует дополнительного оборудования), она решает фундаментальную проблему защиты данных: в отношении квантовой коммуникации строго доказано, что она безопасна и теоретически не взламываема. Еще одно преимущество: даже несмотря на огрехи в реализации оборудования для квантовой связи, ее невозможно взломать «задним числом».
  «В мире существует довольно много информации, которая требует длительной защиты: персональные данные, медицинские записи, банковские тайны, коммерческие, правительственные, военные секреты. Пользователя не устраивает, если через двадцать лет это прочитают. Но именно это как раз и происходит с математической криптографией. Потому что всегда классическую информацию — единички, нолики — можно скопировать и ждать, пока появится метод взлома. С квантовой криптографией такого не произойдет. Во-первых, она теоретически невзламываема. Во-вторых, чтобы использовать практические уязвимости, все равно нужно действовать в реальном времени. Даже если была практическая уязвимость, с которой мы работаем, нужно ставить оборудование и взламывать ее сегодня, завтра шанс будет упущен. “Задним числом” она не ломается. Это как раз те две причины, по которым квантовой криптографией все занимаются», — объясняет Вадим Макаров.
 
Вадим Макаров

  Но как тогда все-таки можно взломать квантовые сети?
  Несмотря на отсутствие теоретических уязвимостей, пока квантовые сети не застрахованы от взломов. К ним может привести неидеальность оборудования, всегда существующая в реальных системах. Эта ситуация роднит невзламываемую квантовую криптографию с математической, которую также можно взломать через «лазейки».
  «Там тоже полно дыр в реализации, их находят, закрывают, находятся методы изготовления более устойчивых к дырам систем. Если достаточно анализировать, в конце концов приходишь к тому, что появляются устойчивые реализации. Это известно и много раз наблюдалось в системах классической криптографии. Первые реализации всегда имели какие-то смешные дыры, но проходит 10-20 лет, и специалисты находят метод, который устойчив ко взлому. То же самое происходит сейчас в квантовой криптографии. И мы уже где-то в середине или даже во второй половине этого пути. Мы уже знаем достаточное количество методов взлома, их более десяти. Нам известно, как с ними бороться, и сейчас ведется разработка систем, которые устойчивы к этим методам. Это инженерная работа, которая должна быть выполнена. Лет через пять-десять ожидается, что появятся системы, над которыми мы посидим, подумаем и скажем, что мы ничего не нашли», — говорит руководитель лаборатории квантового взлома в Университете Ватерлоо.
  Но пока специалисты находят, добавляет он. Например, несколько лет назад группа Вадима Макарова обнаружила серьезную уязвимость, к которой приводило «ослепление» детектора. Такие однофотонные детекторы — неотъемлемая часть квантовых коммуникационных систем. Когда детектор поглощает фотон, он регистрирует отсчет, и это является нормальным режимом работы, который необходим для реализации алгоритма квантовой связи. Но если на него просто направить яркий свет, детектор насыщается, «слепнет» и перестает регистрировать отсчеты. Если этот яркий свет промодулировать (определенным образом изменять его яркость во времени), то мы сможем управлять детектором и сделать так, чтобы он выдавал отсчет в заранее запрограммированный момент.
  В компаниях до сих пор борются с этой проблемой, однако в лабораториях удалось победить ее окончательно: научное сообщество уже разработало специальную схему, которая полностью нечувствительна к атакам на детекторы. В этой схеме, внутри защищенного оборудования, детекторов просто нет. Впрочем, даже такие атаки нельзя выполнить «задним числом»: найденные дыры в реализациях не влияют на защищенность уже переданной информации. Таким образом, в любом случае проблемы с реализациями в квантовой криптографии менее серьезны, чем проблемы с криптостойкостью алгоритмов математической криптографии, говорит Вадим Макаров.



  Будущее квантовых сетей: с чем столкнутся разработчики сетей, когда выйдут на реальных пользователей?
Крупнейшие многоузловые квантовые сети уже созданы в США (разработка Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA)), Европе (SEQOQC), Японии (Сеть Токио, разработчик – компания Toshiba), а также Китае, где была запущена самая длинная в мире линия квантовой связи.
  Последний опыт показывает, что сеть уже начинает вовлекать пользователей, что, в свою очередь, позволяет инженерам исследовать реальный опыт работы квантовых сетей, а не только их эффективность в лабораториях. Почему это важно? Особенности использования квантовых систем и логистика существенно отличаются от тех, что существуют в математической криптографии, говорит Вадим Макаров. Именно поэтому исследователям уже сегодня необходимо получать реальный опыт и думать над решением проблем, с которыми могут столкнуться разработчики систем в будущем.
  «Какие могут быть потенциальные проблемы? Самое главное: как интегрировать квантовую криптографию с уже существующей информационной инфраструктурой. Ведь у нее есть свои особенности применения, которые не похожи на классическую криптографию. Например, логика передачи ключей: нужно всегда иметь цепочку оптических линий, — уточняет Вадим Макаров. — Сейчас идет работа с инженерами, специалистами по информационной безопасности, которая направлена на понимание того, как интегрировать квантовые методы с уже существующим большим набором методов классической криптографии, как их постепенно внедрить и сделать это безболезненно. И при этом не получится разрушить все до основания и построить снова. Происходит постепенный процесс вставки квантовых методов, их интеграция с уже существующими».
  При этом вряд ли квантовые принципы полностью вытеснят классическую криптографию: скорее всего, рынок будет поделен между этими технологиями, предполагает он. Несмотря на ограниченное время безопасности, математическая криптография все же найдет свое применение — например, для хранения информации с ограниченным сроком конфиденциальности. Тогда как квантовые методы найдут свою нишу в областях, где потребуется более долгосрочное хранение секретной информации.

 Оригинал статьи здесь : http://news.ifmo.ru/ru/science/photonics/news/7084/
 Автор: Елена Меньшикова, Редакция новостного портала Университета ИТМО


 
2017-11-09
За пять дней всё самое интересное, актуальное и перспективное в области фотоники.
  В Университете ИТМО 20 октября 2017 года завершила работу Х Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2017». Конференция проходила в течение пяти дней. На ней были представлены актуальные и перспективные разработки и исследования в области фотоники. В конференции приняли участие более трёхсот человек. Это и студенты, и аспиранты, молодые и многоопытные ученые, специалисты из различных российских и международных компаний, а также представители промышленности. На восьми секциях конференции можно было узнать о последних разработках в области фотоники, новых применениях оптических технологий, перспективах развития отрасли. Всем этим темам были посвящены 128 устных доклада и 135 - стендовых.
  Конференция «Оптика-2017» по многолетней традиции прошла в Университете ИТМО при поддержке Оптического общества Америки (Optical Society of America (OSA)), Международного общества по оптической технике (Society of Photo-optical Instrumentation Engineers (SPIE)) и Международного общества радиоинженеров, отделение фотоники Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Финансовую поддержку конференции оказала компания «Квантовые коммуникации».
  Ученые и студенты обсудили актуальные вопросы по таким тематикам, как физическая оптика и спектроскопия, физика лазеров и лазерные технологии, устройства и системы фотоники, информационные технологии фотоники, биотехнические системы и другие. Каждый день работы конференции можно было прослушать до 30 научных докладов, а также ознакомиться с трудами коллег на стендовой сессии, где были представлены более ста научных работ.


 
  Как всегда, значимым событием конференции стали «Чтения памяти академика Ю.Н, Денисюка». В этом году на «Чтениях» было два докладчика. А.Н. Меньшиков, начальник отдела «Разработки и продажи оптической продукции гражданского назначения» Государственного института прикладной оптики (г. Казань). Он выступил с лекцией «Голография в оптических технологиях». И В.Н. Петров, руководитель лаборатории «Цифровой и изобразительной голографии» Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, который выступил с лекцией «Цифровая голография в оптическом эксперименте». Также Владимир Петров провёл мастер-классы по темам докладов.



  Важной частью конференции стало заседание «Индустриальная фотоника». Это новый раздел конференции, который впервые был организован три года назад, и посвящен последним разработкам крупных иностранных и российских производителей, лидеров в отрасли оптики, фотоники и лазерных технологий. Идейным вдохновителем и организатором этого раздела конференции является компания «ОЭС Спецпоставка», которая является специализированным дистрибьютором оптики и фотоники, компонентов для волоконных лазеров, готовых лазерных систем, оборудования для оснащения лабораторий и систем измерения.
  В этом году на заседании «Индустриальная фотоника» собрались представители девяти российских и иностранных компаний. Открыл заседание Никита Буров, выпускник кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, руководитель направления оптики и фотоники компании «ОЭС Спецпоставка». Он осветил наиболее проблемные вопросы и возможные решения в отрасли фотоники в зарубежных и российских компаниях. В конце выступления Никита Буров подчеркнул, что его предприятие сотрудничая, в основном, с передовыми мировыми производителями в области оптики и фотоники, в настоящее время перенаправляет свои усилия на развитие совместной работы с отечественными партнерами.



  На этом заседании выступил с докладом ещё один выпускник кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, Артур Глейм. В настоящее время Артур Глейм является руководителем лаборатории «Квантовой информатики» Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, а также генеральным директором компании «Квантовые коммуникации». Своё выступление Артур Глейм посвятил обзору текущего состояния мирового рынка квантовых коммуникаций, и в частности, последним достижениям компании «Квантовые коммуникации».
  «Наша компания является малым инновационным предприятиям, созданным на базе Университета ИТМО (при этом недавно вуз продал свою долю в компании внешнему инвестору), и реализует технологии защиты информации с помощью квантовой криптографии. Квантовая криптография – это метод шифрования информации, при котором перехватить информацию просто невозможно потому, что в этом случае ее носители, то есть одиночные фотоны, разрушаются. Фотон нельзя разделить или измерить, скопировать или незаметно отвести в сторону, в любом из этих случаев он не дойдет до конечного потребителя», - рассказал Артур Глейм.
  По оценкам Артура Глейма, сегодня мировой рынок квантовых коммуникаций уже достиг отметки в один миллиард долларов США, хотя это новое направление. Активнее всего оно набирает популярность в Азии, и сегодня многие компании ищут прикладные применения для этой технологии. Для этого компаниям необходимы испытательные полигоны, то есть работающие каналы квантовых коммуникаций, где они могут «обкатывать» свои разработки. В России существуют уже несколько таких полигонов, в том числе один канал соединяет два корпуса Университета ИТМО, расположенных на Биржевой и Кадетской линиях Васильевского острова. Еще одна квантовая сеть, которой соединены уже четыре узла, запущена в Казани.
  «Любые устройства, которыми мы сейчас пользуемся в повседневной жизни – светофоры, мобильные телефоны – используют шифрование. И постепенно мы можем настраивать квантовую криптографию для использования и в таком масштабе, и интегрировать классических потребителей коммуникаций в защищенные каналы передачи данных», – сказал Артур Глейм в завершении своего доклада.

 Сборник трудов X Международной конференции "Оптика - 2017"
 
2017-11-07
Поздравляем научного руководителя Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, профессора Кси-Ченг Жанга!!!

 

  Научный руководитель Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, профессор Кси-Ченг Жанг стал лауреатом престижной международной премии Фонда Александра фон Гумбольдта 2017 года.

  Фонд Александра фон Гумбольдта ежегодно присуждает премии зарубежным ученым, известным на международном уровне. Премия присуждается за научные достижения, полученные лауреатом в течение жизни. Лауреат премии Гумбольдта также приглашается в Германию на срок от полугода до года для того, чтобы провести совместные с немецкими коллегами исследования.
  Профессор Кси-Ченг Жанг является научным руководителем Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО с 2014 года. Он имеет двадцать девять американских патентов, является автором или соавтором более четырёхсот рецензируемых научных статей, и имеет h-индекс 78. Профессор Кси-Ченг Жанг является Главным редактором журнала «Оптика», и работает также директором в Оптическом Обществе Америки (OSA) с 2014 года.
2017-10-17
22 октября состоится День открытых дверей меганаправления «Фотоника» Университета ИТМО.

  

22 октября в главном корпусе Университета ИТМО (Кронверкский пр., д. 49) пройдет день открытых дверей меганаправления «Фотоника» Университета ИТМО.

  
  Программа мероприятия:
12:00 – 13:00
 Холл: Сбор гостей и работа интерактивной зоны Университета ИТМО.
 
13:00 – 13:40
Актовый зал: 
Презентация Университета ИТМО, информация о поступлении в 2018 году,
презентация меганаправления «Фотоника».

13:40 – 14:00
Актовый зал:
Открытый микрофон для вопросов по поступлению в Университет ИТМО.

14:00 – 15:00
Презентации факультетов меганаправления «Фотоника».

Факультет фотоники и оптоинформатики – аудитория 285;
Факультет лазерной и световой инженерии – аудитория 403;
Физико-технический факультет – аудитория 566.

К участию приглашаются школьники, их родители и друзья.

2017-10-10
16 октября в Университете ИТМО открывается десятая Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2017».


   
  С 16-го по 20-е октября в Университете ИТМО будет проходить десятая Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2017». Конференция продолжает традицию, начиная с 1956 года, проведения регулярных встреч студентов, бакалавров, магистров, аспирантов, обучающихся по оптическим и смежным направлениям, исследователей и конструкторов новой оптической техники и технологий.

 
ОТКРЫТИЕ КОНФЕРЕНЦИИ 16-е октября 15.00 актовый зал Университета ИТМО.

  На церемонии открытия конференции со вступительным словом выступит председатель конференции, член-корреспондент РАН, ректор Университета ИТМО, Васильев В.Н.,
  Пленарное заседание откроется в 15-15
 
  Председатель пленарного заседания: академик РАН Александров Е.Б.
 
 15:15 Dr. Armin Exner "SCIENTIFIC APPLICATIONS OF OPTICAL FREQUENCY COMBS"; Menlo Systems GmbH, Munich, Germany
  Видеозапись выступления
  
 15:55 Макаров В.Л. "ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ДОРОЖНОЙ КАРТЕ СЕЙФНЕТ НАЦИОНАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНИЦИАТИВЫ"; Президент НП РУССОФТ, лидер Рабочей группы Сейфнет НТИ.
  Видеозапись выступления


  Организаторы конференции:

  • Университет ИТМО
  • Оптическое общество им. Д.С. Рождественского (ООР)
  • Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (МГУ)
  • Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ)
  • ОАО «Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова» (ГОИ)
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург (ФТИ)
  • ООО «Тидекс»
  • ООО «Квантовые коммуникации»

  Конференция проводится при поддержке:
Оптического общества Америки (OSA),
Международного общества по оптической технике (SPIE),
Международного общества радиоинженеров, отделение фотоники (IEEE Photonics Society).
 
  Финансовая поддержка:

ООО «Квантовые коммуникации»

  Тематика конференции:
  • Физическая оптика и спектроскопия
  • Нелинейная и когерентная оптика
  • Физика лазеров и лазерные технологии
  • Материалы и технологии фотоники
  • Устройства и системы фотоники
  • Информационные технологии фотоники
  • Оптика и фотоника в биологии и медицине
  •  Фотофизика и биотехнические системы

  В рамках конференции состоятся:
  • Семинар «Безопасность систем квантовой коммуникации»
  • Чтения памяти академика Ю.Н. Денисюка
  • Посещение Музея Оптики
  • Заседание «Индустриальная фотоника»
 
 Материалы докладов, вошедших в программу конференции, будут опубликованы в трудах конференции. Труды конференций «Оптика» имеют «Международный стандартный номер книги» или ISBN и распространяются по всем ведущим библиотекам РФ.
 Материалы докладов, отмеченных Программным комитетом, как лучшие, будут рекомендованы для опубликования в журналах из списка ВАК: «Оптический журнал», «Оптика и спектроскопия», «Наносистемы: физика, химия, математика», «Фотоника», «Информация и космос», Journal of Biomedical Photonics & Engineering.
 
  Председатель
конференции:
В.Н. Васильев (Университет ИТМО)
  Председатель программного комитета:
Е.Б. Александров (ФТИ, Санкт-Петербург)
  Зам. председателя программного комитета:
В.П. Кандидов (МГУ),
С.А. Козлов (Университет ИТМО)
В.А. Макаров (МГУ)
  Ученый секретарь:
В.Г. Беспалов (Университет ИТМО)
 
Программа конференции «Оптика – 2017»
   1    2    3    4    5    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam