Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных Технологий, Механики и Оптики
НовостиУниверситет ИТМО
2018-04-19
Студент кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, Максим Масюков, выиграл престижную стипендию IEEE MTT-S Undergraduate Scholarship-2018.
 
  Студент четвертого курса кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО Максим Масюков выиграл престижную стипендию IEEE MTT-S Undergraduate Scholarship-2018. Данная стипендия присуждается профессиональной ассоциацией ученых и исследователей IEEE Microwave Theory and Techniques Society. МТТ-S — это самое крупное международное сообщество ученых и представителей научных организаций, которые занимаются исследованиями в области радиочастотного, микроволнового и терагерцевого излучений. Общество создано на базе Института инженеров радиоэлектроники и электротехники (IEEE), объединяет более 10000 членов и имеет 190 отделений по всему миру. Раз в полгода МТТ-S объявляет среди студентов и аспирантов конкурсы на получение различных стипендий. Мероприятия, спонсируемые MTT-S, включают широкий спектр конференций, семинаров, исследований, учебных пособий, технических комитетов, публикаций и программ профессионального образования. По результатам конкурса данную стипендию, размер которой составляет 1500$, могут получить до 10 студентов/аспирантов.
  В 2018 году обладателями стипендии IEEE MTT-S Undergraduate Scholarship стали четыре молодых ученых из США, один из Канады, и один из России.
 По своей сути данная стипендия присуждается на осуществление научного проекта, и чтобы участвовать в конкурсе, необходимо представить свой научный проект, включая все его уже осуществлённые и последующие этапы. Максим Масюков обучается на кафедре Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО по программе «Фемтотехнологии фотоники и оптоинформатики», и занимается исследованием киральных метаповерхностей в терагерцовом диапазоне частот (материалов, перспективных, в частности, для биомедицинских применений). «Мой проект, с которым я непосредственно подавался на стипендию IEEE MTT-S, посвящен исследованию различных свойств киральной метаповерхности, при помощи которой можно задавать начальное состояние поляризации излучения в биомедицинских исследованиях и управлять им. Этот проект в большей степени направлен на изготовление самой метаповерхности и последующее ее исследование при помощи терагерцовой спектроскопии во временной области».
  Хочется особо отметить, что данное достижение Максима имеет огромное значение не только, как очередная победа студента университета ИТМО в престижном международном научном конкурсе. Но не менее важен тот факт, что эта победа продолжила, можно сказать, знаковую традицию получения стипендии IEEE MTT-S студентами из России, обучающимися только в Университете ИТМО и только на кафедре Фотоники и оптоинформатики. А «заложил» эту традицию в 2013 году Алексей Слобожанюк, будучи на тот момент студентом 4-го курса.

 
  «Еще в 2011 году, когда я учился в Университете ИТМО на кафедре Фотоники и оптоинформатики на бакалавриате, на базе лаборатории Метаматериалы было создано студенческое отделение ассоциации IEEE, и я стал председателем этой организации. Тогда мы узнали об уникальных возможностях и грантах, которые предоставляют в Институте инженеров радиоэлектроники и электротехники. Позже, в 2013 году, я выиграл студенческую стипендию от MTT-S. В проекте, который мы представили, было показано, как можно потенциально создавать компактные оптические волноводы на основе топологической фотоники без потерь и отражений сигнала. Это не все могли реализовать, и не все об этом даже знали. Мы же уже сделали эксперимент и показали, как могут работать двумерные топологические изоляторы, у которых топологически защищены не электроны, а электромагнитные волны», — рассказал Алексей Слобожанюк. Как оказалось впоследствии, эта победа дала мощный импульс стремительному развитию научной карьеры Алексея. И в 2016 году он стал лауреатом аналогичной премии, но уже для молодых ученых. Его проект был связан с изучением электромагнитных аналогов топологических изоляторов и устройств на их основе.
  Параллельно с учёбой в магистратуре Университета ИТМО Алексей закончил аспирантуру Австралийского национального университета и получил степень PhD. Сейчас Алексей Слобожанюк, аспирант Университета ИТМО и научный сотрудник международной лаборатории «Прикладная радиофизика», уже известный в мире молодой учёный, автор множества статей в топовых высокорейтинговых журналах (Science, Nature и др.). Так в 2017 году «Optics & Photonics News» - обзорный журнал, который считается очень престижным среди ученых, включил исследование Алексея Слобожанюка, в составе группы учёных Университета ИТМО, в число самых перспективных работ в области оптики и фотоники за 2017 год.

 

  Продолжили традицию в 2015 году магистранты кафедры Фотоники и оптоинформатики Алауди Денисултанов и Мария Боровкова.
  Тема проекта Марии Боровковой – «Определение концентрации воды в биологических тканях с помощью импульсной терагерцовой спектроскопии». Сейчас Мария, аспирантка Университета ИТМО и Университета Оулу, обучается в Финляндии по программе двойного диплома.
  Мария рассказала, чем для неё интересна «фотоника», почему она с таким увлечением занимается этой областью науки, и почему это так важно для неё. «Большинство знает, фотоника – это научная область, в которой изучают прикладные аспекты работы с оптическими сигналами. Для меня фотоника – это, прежде всего, бесчисленное количество применений оптических сигналов в разработке устройств и технологий, которые призваны сделать жизнь человека легче. Биофотоника, которой сегодня я занимаюсь, решает одни из самых актуальных вопросов на планете – проблему диагностики рака, болезни Альцгеймера и многих других. Больше всего меня вдохновляет то, что эта область науки имеет огромный потенциал для применений. Все, что связано со здоровьем человека и животных, всегда очень актуально, и каждый понимает ценность разработок в этой области».
  А тема проекта Алауди Денисултанова – «Разработка генератора терагерцового излучения на основе графена».
  «Проблемой создания генератора терагерцового излучения занимаются во многих профильных университетах, а её актуальность продиктована тем, что на сегодняшний день большинство источников терагерцев представляют собой дорогие, громоздкие устройства, которые требуют специализированного обслуживания. В качестве источников могут выступать фотопроводящие антенны, лампы обратной волны, квантово-каскадные лазеры, нуждающиеся в криогенных температурах для генерации терагерцового излучения. Учеными ранее было замечено, что графен благодаря своим уникальным свойствам способен генерировать терагерцовое излучение. Моя цель — экспериментально получить эту генерацию и усилить ее различными методами а в дальнейшем создать относительно небольшой по размерам, универсальный, подходящий для решения многих задач, терагерцовый источник», - рассказал о своей научной работе Алауди Денисултанов.



   В 2016 году традицию поддержала магистрантка кафедры Фотоники и оптоинформатики Анна Горячук.
  Научная работа Анны Горячук в определённой степени пересекается с работой Марии Боровковой и находится в области исследования возможного применения терагерцовых волн для диагностики раковых заболеваний. «У терагерцовых технологий большой потенциал для прикладного использования благодаря тому, что они не несут разрушительного ионизирующего воздействия. В частности с их помощью можно создать безопасную альтернативу рентгеновским установкам. Терагерцовое излучение сильно поглощается водой, и если говорить о медицине, то это очень полезное свойство. С развитием рака вне зависимости от его типа в опухоли начинает накапливаться жидкость, и раковая область поглощает терагерцовые волны активнее, чем здоровая ткань. Моя работа сейчас основана именно на этом: мы исследуем образцы здоровой ткани и образцы опухоли методом „на отражение“, и разницу видно даже на стадии записи сигнала, без какой-либо дополнительной обработки. Интенсивность сигнала, отраженного от онкологической ткани, значительно ниже, так как она поглощает большую часть излучения», — коротко описала свою научную работу Анна Горячук.
  Таким образом, начиная с 2013 года, уже пять студентов кафедры Фотоники и оптоинформатики, единственные в России, выиграли престижную международную стипендию IEEE MTT-S, а Алексей Слобожанюк – дважды. Мы уверены, что эта традиция будет иметь яркое продолжение, и вскоре мы узнаем о новой восходящей звезде фотоники.
2018-04-11
Дмитрий Вавулин, аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, стал лауреатом «Премии Правительства Санкт-Петербурга»!
 
  Дмитрий Вавулин стал лауреатом «Премии Правительства Санкт-Петербурга победителям конкурса грантов для студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петербурга, аспирантов вузов, отраслевых и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга». Конкурс грантов проводится Правительством Санкт-Петербурга ежегодно, и основной целью его является развитие научной деятельности молодежи. Конкурс проводится по следующим направлениям:
  • гуманитарные науки;
  • естественные и точные науки;
  • технические науки;
  • медицинские науки;
  • культура и искусство.
  Дмитрий Вавулин участвовал в конкурсе по направлению «естественные и точные науки» с пректом: «Устойчивая генерация фотонных пар, запутанных по орбитальному угловому моменту, в закрученных нелинейных массивах волноводов». Этот проект является совместной работой учёных из Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО и Австралийского Национального Университета. Одним из результатов проекта стало то, что учёные смогли описать процесс устойчивой генерации фотонных пар, запутанных по орбитальному угловому моменту, в закрученных нелинейных массивах волноводов.
  Квантовые бифотонные состояния, запутанные по орбитальному угловому моменту (ОУМ) обеспечивают множество важных возможностей для различных квантовых приложений. Эти состояния могут принести пользу приложениям квантовой криптографии и телепортации путём расширения алфавита квантовой криптографии для увеличения скорости передачи информации, обеспечивая при этом абсолютно безопасную коммуникацию. Так как состояния с ОУМ могут быть хрупкими при наличии дефектов и неоднородностей в оптическом волокне, недавно было предложено решение этой проблемы. Недавно было показано, что закрученные многоядерные фотонно-кристаллические волокна обеспечивают надежную передачу состояний с ОУМ. Это происходит потому, что закручивание вводит различие в константах распространения между ОУМ с положительными и отрицательными зарядами, так что нежелательное рассеяние между этими состояниями подавляется.
  Важнейшие результаты проекта представлены Д. Вавулиным и А. Сухоруковым в статье, опубликованной в журнале "Physical Review A" (https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.96.013812). Авторами описано теоретическое исследование генерации фотонных пар через процесс СЧВС и их распространение в закрученных массивах волноводов с кубической нелинейностью. Такие структуры могут быть созданы посредством записи фс-лазера в стекле или путем закручивания многоядерных волокон.

 

  «В нашей работе мы сформулировали и уравнения для описания предложенной модели для классической волны накачки и квантовой волновой функции бифотонов. Далее, мы получили в общем виде аналитические решения для однородных (бездефектных) закрученных массивов волноводов и сформулировали условия для генерации сигнальных и холостых фотонов с конкретными орбитальными угловыми моментами. Также, мы привели численные модели, демонстрирующие влияние неоднородностей в волноводе и иллюстрирующие устойчивую генерацию состояний с орбитальными угловыми моментами в закрученных массивах волноводов, в отличие от прямых массивов, где состояния с ОУМ сильно искажаются из-за рассеяния на дефектах», – комментирует разработку Дмитрий Вавулин, ведущий автор статьи, аспирант кафедры Фотоники и оптоинформатики и научный сотрудник лаборатории Квантовой информатики Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
  В работе показано, что в закрученных по спирали массивах волноводов может быть достигнута устойчивая генерация фотонных пар с требуемым ОУМ, в отличие прямых массивов волноводов. Основываясь на недавней экспериментальной демонстрации передачи классических состояний ОУМ через закрученные волокна, полученные результаты указывают на возможность развития квантовых коммуникаций для криптографии и прочих приложений путем объединения надежной генерации фотонных пар в закрученных структурах и их последующей передачи через закрученные оптические волокна.
 
2018-04-04
Определился ТОП – 10 лучших студентов - учёных Университета ИТМО. Поздравляем Евгения Одляницкого и Пётра Демченко!!!
  В феврале 2018 года в Университете ИТМО прошел конкурс на повышенную стипендию. Традиционно конкурс проходит по пяти номинациям:
  • научно-исследовательская деятельность,
  • учебная деятельность,
  • культурно-творческая деятельность,
  • общественная деятельность,
  • спортивная деятельность
   По итогам конкурса комиссия определила победителей. И в этом году их оказалось - 26 - лучших студентов Университета ИТМО. Из них по направлению «научно-исследовательская деятельность» определён ТОП - 10 лучших студентов - учёных, и в числе победителей оказались два студента, обучающиеся на кафедре Фотоники и оптоинформатики. Это: Евгений Одляницкий, студент 2 курса магистратуры, и Пётр Демченко, студент 4 курса бакалавриата.
  При этом Евгений Одляницкий стал в этом конкурсе уже трёхкратным победителем. Победа принесла нашим героям не только моральное удовлетворение, но и вполне ощутимое – материальное. 27 тыс. рублей в месяц (стипендия, которую будут получать победители в течение весеннего семестра) – вполне достойная поддержка молодых учёных.
  Всего на конкурс по этой номинации в осеннем семестре было подано 348 заявок. Основными критериями, по которым оценивались результаты научной деятельности претендентов, и определялись победители были:
  • Статьи в международных рецензируемых журналах и трудах конференций, входящих в одну из систем цитирования: Web of Science, Scopus;
  • Статьи в рецензируемых журналах РФ (из перечня ВАК);
  • Статьи в рецензируемых журналах Университета ИТМО (из перечня ВАК);
  • Победы в индивидуальном международном или всероссийском конкурсе грантов;
  • Победы в индивидуальном городском конкурсе грантов;
  • Результаты интеллектуальной деятельности.

  Знакомимся с победителями

  Евгений Одляницкий

  Сфера научных интересов: взаимодействие лазерного излучения с биологическими объектами. Жизненное кредо: «Жизнь, как езда на велосипеде — если тебе тяжело, значит ты идёшь в гору».
  «Я занимаюсь экспериментальной деятельностью в области биофотоники. В основном специализируюсь на взаимодействии терагерцового излучения с биологическими объектами. Успел поработать над разными темами, среди которых «Поиск онкомаркеров в плазме крови с помощью терагерцового излучения», «Фантомы биологических тканей». Сейчас работаю над темой «Исследование дегидратации биологических тканей в терагерцовом диапазоне частот».
  Со второго курса я работаю на кафедре Фотоники и оптоинформатики, в настоящее время являюсь инженером в лаборатории Фемтомедицины. В нашей команде 12 человек. Мой научный руководитель — Ольга Алексеевна Смолянская, а куратор нашей научной группы — Валерий Викторович Тучин. Мне нравится, что мы сотрудничаем с внешними учреждениями. Например, с Национальным медицинским исследовательским центром им. В. А. Алмазова. Я планирую и дальше работать над исследованиями в аспирантуре, поскольку многое еще не изучено в области медицинской биофотоники и существует очень большое поле для исследования.
  До второго курса я и не задумывался о науке, так как был поглощен учебой. Но когда пришел в лабораторию, понял, что это круто и интересно. В школе любил биологию и физику, а сейчас занимаюсь наукой в области, которая находится на стыке этих двух предметов.
  В свободное время, как и многие, люблю смотреть фильмы, сериалы, гулять. Зимой — выйти в лес на лыжах, а летом — поиграть в футбол, сходить на рыбалку. Но мое основное хобби — катание на горном велосипеде. Я уже катался в Крыму, Австрии, Италии. Планирую отправиться в Норвегию.
  Всем студентам желаю быть смелыми и никогда не бояться пробовать что-то новое. Люди, занимающиеся наукой, — вовсе не сверхлюди. Каждый может себя найти в этом направлении».
 
Пётр Демченко

 
 
  Сфера научных интересов: терагерцовая фотоника. Жизненное кредо: «Человеку нужно постоянно развиваться, познавать новые вещи, для этого он должен ставить перед собой новые цели, каждую цель разбить на простые задачи и довести задуманное до логического конца, даже если она покажется неправильной».
 «Я провожу исследования и сопровождаю эксперименты в Лаборатории Терагерцовой Биомедицины на универсальном терагерцовом спектрометре, работающем на два режима: отражение и пропускание. Мы исследуем биологические объекты: опухоли, кровь и другие ткани. Измеряем концентрацию глюкозы, воды в биообъектах и новые инновационные материалы для терагерцовой фотоники, например, многослойный интеркалированный графен или пленки карбоновых нанотрубок. Если объяснять мою деятельность ребенку, то я бы сравнил это с большим конструктором, с зеркалами и призмами. Собрав конструктор, исследователь узнаёт что-то новое.
  В школьные годы я ходил в радиокружок, где мы программировали микроконтроллеры. Мне понравилось конструировать, создавать новое, придумывать. В дальнейшем это хобби помогло мне поступить в университет. После первого курса был набор молодых студентов для работы в лаборатории по гранту. Одна из тематик была «Конструирование оптических систем». Хоть я и программист, решил попробовать себя. Начал втягиваться и в течение года освоил все необходимое. Сейчас успешно поддерживаю работу установок лаборатории и занимаюсь сборкой новых схем.
  Как я оказался в Университете ИТМО? Сам я с Камчатки. Знакомая нашей семьи закончила (на тот момент еще) ЛИТМО и часто хвалила институт оптики, сразу после окончания института получила высокую должность по специальности. В 10- классе посмотрел сайт университета и, несмотря на то что ранее занимался программированием, выбрал направление «Фотоника и оптоинформатика».
  Программировал раньше на языке С. Сейчас это практически не применимо в моей тематике, но во время работы в лаборатории я освоил LabVIEW — язык для программирования научного оборудования. В том числе обрабатывал полученные данные.
Я готов продолжать обучение в магистратуре и аспирантуре Университета ИТМО. Но думаю о стажировке за рубежом. К тому же, мы работаем с зарубежными университетами. Например, Университет Эксетера, Шведский Королевский университет. Стажировка на несколько месяцев в эти вузы для работы с людьми, которые изготавливают нам материалы, стала бы интересным и полезным опытом.
  С самого начала я не относился к научным исследованиям, как к серьезной и тяжелой работе, спокойно занимался, изучал, вливался. Некоторые люди, например, часами играют. Самое главное, чтобы научная деятельность стала для студента такой же интересной, как для кого-то онлайн видеоигра. Работа должна приносить удовольствие! Но порой для выполнения тяжелой задачи потребуется много времени и сил. Исследования в лаборатории стали моим хобби, поэтому даже свободное время я готов проводить за работой. Иногда занимаюсь фотографией: делаю кадры на пленочный фотоаппарат».
2017-12-18
Поздравляем С.А. Козлова с присвоением почётного звания «ЗАСЛУЖЕННЫЙ ДЕЯТЕЛЬ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ».
 
  Поздравляем С.А. Козлова с присвоением почётного звания «ЗАСЛУЖЕННЫЙ ДЕЯТЕЛЬ НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ». Указом Президента Российской Федерации № 405 от 30 августа 2017 года С.А. Козлову, доктору физико-математических наук, руководителю Международного института Фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО присвоено почётное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации». Торжественная церемония награждения состоялась 15 декабря в Смольном, в администрации правительства Санкт-Петербурга.
  Почётное звание «Заслуженный деятель науки Российской Федерации» присваивается выдающимся учёным за личные заслуги:
  • в разработке приоритетных направлений науки и техники, способствующих осуществлению российскими организациями существенного научного и технологического прорыва, а также обеспечению лидерства Российской Федерации в научном мире;
  • в успешном внедрении и использовании научных разработок и их результатов в высокотехнологичном производстве;
  • в создании научных межотраслевых школ, в том числе в области нанотехнологий;
  • в развитии и осуществлении научно-исследовательской деятельности в высших учебных заведениях Российской Федерации с привлечением к работе студентов, аспирантов и молодых учёных.

  Формула успеха от С.А. Козлова звучит предельно просто – «выбирать такую траекторию в жизни, чтобы тебе нравилось то, чем занимаешься». Говоря о своей личной траектории, Сергей Аркадьевич конкретизирует: «Со школьных лет мне нравилось заниматься теоретической работой, получать новые зависимости, выводить формулы». А затем полушутя-полусерьёзно добавляет: «А чтобы добиться весомых результатов, не стоит ограничивать себя в желании поработать».

  Самые яркие результаты «формулы успеха» С.А. Козлова.
  • Будучи ещё школьником, неоднократно становился чемпионом Калининградской области по физике, математике, химии (1972, 1973 г.)
  • С отличием окончил кафедру квантовой электроники инженерно-физического факультета ЛИТМО (1982 г.).
  • Кандидат физико-математических наук (1986 г.).
  • Доктор физико-математических наук (1997 г.).
  • Присуждена премия Ленинского комсомола по науке и технике за выдающиеся достижения в области науки, техники, производства (1987 г.).
  • Трижды (1995, 1997 и 1998 гг.) входил в список трехсот лучших доцентов России по классификации ISSEP («Соросовский доцент»).
  • Дипломант Минобразования России (1994 г., 1997г., 1998 г.) за научное руководство лучшими научными студенческими работами в области естественных наук.
  • Награжден медалью А. А. Лебедева (2000 г.) «За выдающиеся достижения в области физической оптики и значительный вклад в организацию научно-исследовательских работ по оптике студентами и аспирантами».
  • В 2002 году С.А. Козлов основал кафедру Фотоники и оптоинформатики, а затем и одноимённый факультет, деканом которого и является по настоящее время.
  • В 2006 г. научная школа «Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии», соруководителем которой является С.А. Козлов, стала победителем конкурса научно-образовательных школ Санкт-Петербурга, а в 2010 г. – конкурса российских научных школ.
  • В 2013 году создал и стал руководителем Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО.
  • Опубликовал более 200 научных работ.
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


 
   1    2    3    4    5    Следующая
Design by Anton Alfimov         Powered by MagicTeam