Квантовые технологии уже внедряют компании и госструктуры по всему миру. Россия не остаётся в стороне. Отечественные компании начали промышленное применение. Как показало исследование АНО «Цифровая экономика» и Российского квантового центра, идёт доминирование сфер, связанных с ИБ.
- 1. Введение
- 2. Квантовые технологии и ИБ
- 3. Сценарии использования. Реальные и перспективные
- 4. Проблемы и препятствия — те же, но есть подвижки
- 5. Прогноз благоприятный
- 6. Выводы
Введение
Исследование «Перспективные сценарии применения квантовых и смежных технологий в сфере информационной безопасности» было представлено 3 марта на мероприятии «Квантовое лидерство: достижения и перспективы». Данное исследование стало вторым, посвящённым анализу сценариев применения квантовых технологий в России. Первое было представлено ровно год назад. Как и тогда, его провели АНО «Цифровая экономика» и Российский квантовый центр при поддержке Минцифры.
Пожалуй, главным выводом исследования стало то, что квантовые технологии начали выходить за рамки экспериментов и даже пилотов. Есть примеры масштабирования до промышленных масштабов. Это качественный сдвиг по сравнению с прошлым годом, когда речь шла по большей части об экспериментах, некоторые из которых трансформировались в пилоты.
Как показало исследование 2025 года, кибербезопасность стала одной из ключевых областей применения квантовых технологий. Поэтому темой второго исследования стала именно эта сфера. В исследование вошли 34 практических примера из разных отраслей. Прежде всего речь шла о криптографии, но, как оказалось, сценарии применения квантовых технологий ей не ограничиваются.
Причём у России, несмотря на множество сложностей и проблем, основная часть которых по сравнению с прошлым годом практически не изменилась, есть шансы, что называется, «срезать угол» и выйти вперёд. И к технологиям, связанным с ИБ, это относится в первую очередь.
Квантовые технологии и ИБ
Управляющий партнёр O2Consulting Анна Никитченко оценила долю ИБ-продуктов, куда можно внедрить те или иные квантовые технологии, в 70 %. Ключевым направлением являются квантовые коммуникации.
Причём, как подчеркнула Анна, продукты с использованием квантовых технологий способны защищать не только от перспективных, но и актуальных угроз. По её оценке, именно это является наиболее приоритетным мотивом для внедрения таких средств.
Как отметил заместитель Министра цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, президент Академии криптографии Российской Федерации Александр Шойтов, именно квантовые коммуникации и постквантовое шифрование являются наиболее зрелыми из квантовых технологий. Уровень развития технологий квантовых сенсоров он назвал неравномерным.
Квантовые вычисления замруководителя Минцифры назвал в целом перспективными, но на нынешней стадии развития малоприменимыми для нужд ИБ. А вот для других целей, прежде всего решения задач оптимизации и имитационного моделирования, новые технологии вычислений будут востребованы в полной мере. Это показали и результаты прошлогоднего исследования.
Основной угрозой, на преодоление которой направлено квантовое шифрование, является потенциальная компрометация традиционных средств криптозащиты по мере появления вычислительных систем определённого уровня мощности. Потенциальной, хотя и маловероятной угрозой является возможное открытие в области теории чисел, которое упрощает решение задач по факторизации и дискретным логарифмам. Это позволит расшифровывать данные, которые защищены традиционными криптосредствами уже на существующем оборудовании.
Так что не случайно, что квантово-устойчивое шифрование оказалось среди технологий, которые аналитики ИБ-рынка, как российские, так и зарубежные, включили в перечень наиболее перспективных тенденций развития продуктов (рис. 1).
Рисунок 1. Основные технологические тенденции развития ИБ-продуктов
В итоге те, кто должен в силу регуляторных и других требований хранить данные долго, рискуют столкнуться с атаками «сохрани сейчас — расшифруй потом». К слову, это не единственная угроза. По оценке Александра Шойтова, «квантовая угроза» станет реальной ориентировочно к 2035 году, так что данная перспектива вполне обозрима.
Одним из достоинств технологии квантового распределения ключей (КРК) является минимизация участия человека. А именно с человеческим фактором связана большая часть инцидентов, связанных с компрометацией криптозащиты. Обычно это происходит на этапе генерации или загрузки.
Вместе с тем, квантовые технологии — отнюдь не панацея. Это признают и авторы исследования, указывая на сложность квантовых и постквантовых алгоритмов и компрометацию некоторых из них. Поэтому, по оценке Александра Шойтова, с их внедрением не стоит спешить до того, как регуляторы тщательно проверят их работу. Однако он отметил, что к квантовой электронной подписи вопросов намного меньше.
«Квантовая криптография обещает безопасность на уровне физических принципов, но обычно ломают не принципы, а железо/прошивки/алгоритмы/реализацию. Всё, как в обычной криптографии, которую в лоб, „через математику“, никто не взламывает. Поэтому несовершенство лазеров, детекторов, инструментов синхронизации и обработки сигналов превращаются в практические вектора атак», — напоминает бизнес-консультант по информационной безопасности Positive Technologies Алексей Лукацкий.
«Квантовые коммуникации — это не панацея от всех болезней. Это один из пунктов в комплексной системе информационной безопасности, который имеет определённые преимущества. Действительно, в ближайшие годы они будут появляться в стратегиях крупнейших компаний. И конечно, мы можем выявлять любые тенденции, но самый распространённый и полезный из них — это внедрение и практика. Мы в этом плане движемся вперёд», — резюмировал заместитель начальника департамента квантовых коммуникаций РЖД Михаил Котков.
Сценарии использования. Реальные и перспективные
Долгое время использование квантовых технологий в сфере обеспечения безопасности, причём не только информационной, но и экономической (например, в системах по предотвращению фрода), находилось на стадии экспериментов. Причём некоторые компании вели их довольно долго: так, в «Газпромбанке», как рассказал его заместитель председателя правления Дмитрий Зауэрс, они идут с 2014 года.
В текущем году компании вышли за рамки экспериментов. Так, РЖД анонсировало предоставление коммерческих услуг по аренде квантово-защищённых каналов связи внешним абонентам. Общая протяжённость квантовой сети РЖД превысила 7000 км, к 2030 году она как минимум удвоится.
В качестве эффекта в компании указали на исключение человеческого фактора при генерации и передаче ключей шифрования. Также там подтвердили эффект снижения затрат на оборудование и персонал за счёт упрощения инфраструктуры. Схожие результаты отмечены в «Ростелекоме».
Так что не случайно Александр Шойтов назвал одной из перспективных задач ведомства расширение покрытия квантовыми сетями всей территории России. По его словам, уже работают каналы от Москвы до Адлера и от Калининграда до Екатеринбурга.
Так, советник генерального директора «Смартс-Кванттелеком» Владимир Егоров рассказал о квантовой сети, которую построила компания. Её протяжённость составляет 5440 км, она охватывает 19 субъектов РФ. В целом он назвал технологии квантовых сетей готовыми для рынка, для их широкого внедрения нужна стратегия, это, по его мнению, даже важнее регуляторики и финансов.
Как указано в исследовании, есть несколько примеров использования квантовых технологий для построения промышленных сетей. Особенно значительный эффект достигнут для защиты устройств индустриального интернета вещей, в частности дорожных камер. Применение квантовых технологий практически полностью решает проблему несанкционированного доступа, которая стоит очень остро.
Помимо квантовых сетей, в исследовании упомянут ещё целый ряд проектов. Среди них есть типизированные комплексы, направленные на защиту дистанционного банковского обслуживания, киберфизических систем, инфраструктуры блокчейн-сервисов, удостоверяющих центров. Успешно прошла апробация квантового генератора случайных чисел в инфраструктуре Astra Cloud.
Довольно неожиданной оказалась интеграция КРК в систему контроля и управления доступом. Это позволяет полностью отказаться от статичных идентификаторов, которые не являются преградой для подготовленных нарушителей. Их применение полностью исключает возможность клонирования идентификаторов.
Всего же, как рассказал директор направления «Технологическое лидерство» АНО «Цифровая экономика» Ярослав Авдиев, представляя результаты исследования, в ходе него были изучены 34 перспективных сценария использования квантовых технологий в различных отраслях, среди которых госуправление, телеком, операторы центров обработки данных, медицина, образование, наука, транспорт.
Продукты с использованием квантовых технологий применялись для решения следующих задач:
- развитие инфраструктуры ИБ;
- эксплуатация и обеспечение работы инфраструктуры ИБ;
- защита каналов передачи данных;
- управление жизненным циклом криптографических ключей;
- проведение платежей;
- оценка рисков;
- выявление мошенничества.
Уровень развития технологий по 10-балльной системе разных технологий, примеры внедрения которых изучались в ходе исследования, составлял от 3 до 9. Затраты на внедрение колебались от 200 тыс. до 10 млн рублей, а сроки — от 1 до 18 месяцев. Как видно, далеко не всегда внедрение квантовых технологий является долгим и дорогим.
Как отмечают авторы исследования, наиболее сложной и дорогой частью таких проектов является адаптация инфраструктуры к переходу на квантово-устойчивые технологии. Прежде всего речь идёт о переходе на квантовые каналы связи, а также адаптации существующей в компании ИБ и разработки к новым технологиям. Также требует много времени и усилий переподготовка персонала.
Проблемы и препятствия — те же, но есть подвижки
В целом авторы исследования назвали те же проблемы и препятствия для развития квантовых технологий, что и в 2025 году:
- высокая стоимость оборудования;
- сложность в эксплуатации инфраструктуры;
- дефицит кадров;
- несовершенство или полное отсутствие регулирования.
Зарубежные аналитики, в частности из McKinsey, называют ровно те же причины. Также они обращают внимание на целый ряд издержек, связанных с недостаточной технологической зрелостью технологий, особенно квантовых вычислений. Главная из них — высокий уровень затрат на поддержание работоспособности оборудования.
Анна Никитченко добавила к этому перечню также проблемы с целеполаганием. Большинство компаний не понимает, какие именно продукты на базе квантовых технологий им нужно внедрять в первую очередь и зачем это вообще нужно (рис. 2). В итоге внедрение таких технологий прописано в стратегии развития лишь небольшого количества компаний, в основном финансового сектора. В различных документах, которые выпускают государственные органы, квантовым технологиям уделяется значительно меньше внимания, чем, например, искусственному интеллекту.
Рисунок 2. Основные проблемы при внедрении решений на основе квантовых технологий
Генеральный директор компании QApp.tech Антон Гугля назвал серьёзной сложностью отсутствие национальных стандартов в России. Впрочем, это не является сугубо российской проблемой, и пока национальные стандарты есть только в США.
Есть и объективные сложности. Так, квантовые сети работают только на волоконно-оптических каналах. Доля медных каналов постепенно сужается, но есть ниши, где они по-прежнему доминируют, например, во внутриофисных сетях.
Как напоминает Алексей Лукацкий, системы, использующие квантовые технологии, крайне чувствительны к условиям среды. Это, по его мнению, создаёт условия для различных атак:
«Квантовые системы требовательны к калибровке и режимам работы. Неправильные настройки, обслуживание „по регламенту на бумаге“, использование неподходящих линий связи приводят к ложному чувству защищённости или постоянным отказам, что вынуждает отключать кванты и возвращаться к традиционной криптографии».
Однако есть и серьёзные подвижки к лучшему. Так, год назад сертифицированных устройств с поддержкой постквантовой криптографии ещё не было, тогда как сейчас они есть уже у трёх вендоров, причём у «ИнфоТеКС» они охватывают всю линейку. А что касается высоких цен, то тут позиция всех представителей вендоров, которые участвовали в мероприятии по представлению результатов исследования, сводилась к тому, что по мере расширения производства она неизбежно будет снижаться.
Также, как рассказал Антон Гугля, появляется всё больше оборудования, в которое можно добавить поддержку квантовых технологий с помощью замены прошивки. Данный подход для «мягкой» миграции на следующие поколения разработчики позаимствовали у вендоров базовых станций мобильной связи, которые в последнее время стали часто включать возможность модернизации со стандарта LTE на 5G. Это позволяет компаниям проще адаптироваться к новым технологиям.
Также для адаптации к новым технологиям участники мероприятия рекомендовали развернуть сеть специализированных киберполигонов. Михаил Котков анонсировал открытие первой такой площадки уже в конце марта. Её заказчиками являются Федеральное казначейство и Промсвязьбанк.
Владимир Егоров обратил внимание на то, что существует большое количество эмуляторов, с помощью которых даже не слишком крупная компания или вуз могут построить такой полигон. На них можно осваивать особенности работы с квантовыми сетями и шифрованием уже сейчас, причём с относительно небольшими затратами.
Также российские вузы развивают программы обучения квантовым технологиям. Причём среди них не только технические. Так, на мероприятии было продемонстрировано учебное пособие, подготовленное Университетом МГИМО, и его содержание участвующие в нём эксперты оценили очень высоко. Всего курсы по квантовым технологиям открыты в 30 российских вузах. Также в МГТУ им. Н.Э. Баумана открыта программа профессиональной переподготовки специалистов.
Прогноз благоприятный
В 2020–2024 годах объём финансирования на развитие российских квантовых технологий составил 39,9 млрд руб. Из них 23,8 млрд рублей было выделено на квантовые вычисления, 16,1 млрд рублей — на квантовые коммуникации. По прогнозу авторов исследования, уже к 2030 году объём российского рынка квантовых коммуникаций достигнет 30 млрд рублей, а к 2035 году — 80 млрд рублей (рис. 3). Это произойдёт прежде всего за счёт расширения существующих и появления новых магистральных квантовых сетей, оказывающих коммерческие услуги госучреждениям и бизнесу.
Рисунок 3. Основные индикаторы развития российского рынка квантовых технологий
В McKinsey назвали 2025 год поворотным и также зафиксировали переход от экспериментов к практическому использованию. В 2024 году объём частных инвестиций вновь вырос после падения в 2023 году на 27 %. Впрочем, и тогда инвестиции со стороны государств не снижались. Россия входит в первую десятку стран по объёму инвестиций в квантовые технологии, однако находится практически в самом её конце, опережая только Израиль. Это подтверждают и авторы исследования. Объёмы инвестиций в России на порядок ниже, чем у лидеров — США и Китая.
К 2035 году, по оценкам McKinsey, только рынок квантовых вычислений достигнет в мировом масштабе 72 млрд долларов (рис. 4). Общий объём экономической ценности, созданной с помощью квантовых технологий, к 2040 году аналитики оценили в 2 трлн долларов.
Рисунок 4. Прогноз объёмов мирового рынка квантовых технологий (млрд долларов США)
Fortune Business Insight прогнозирует к 2030 году семикратный рост рынка квантовых технологий до 6,5 млрд долларов. Среднегодовой темп роста составит более 32 %.
Применительно к ИБ авторы исследования считают наиболее перспективными тенденции, изображённые на рис. 5. В течение ближайших 5 лет это будут прежде всего квантовые коммуникации, постквантовая криптография и квантовые генераторы случайных чисел. Именно они обладают наибольшим уровнем зрелости.
Рисунок 5. Основные тенденции развития квантовых технологий в сфере ИБ
Также, как считает Ярослав Авдиев, в ближайшие годы, помимо улучшения характеристик и устранения «детских болезней», будут развиваться подходы по интеграции квантовых технологий как между собой, так и с используемыми в настоящее время решениями и цифровыми технологиями в целом. Также будут формироваться и совершенствоваться подходы по формированию моделей монетизации сервисов на основе квантовых технологий.
Выводы
Квантовые технологии имеют большой потенциал в сфере обеспечения ИБ. Это касается прежде всего квантовых коммуникаций и несколько в меньшей степени квантовых сенсоров. Квантовые вычисления если и найдут применение, то в более далёкой перспективе.
Несмотря на сохраняющиеся препятствия, квантовые технологии имеют большой потенциал на фоне угрозы компрометации традиционной криптографии. Тем более что появляется всё больше решений, которые позволяют мигрировать на новые технологии по относительно «мягким» сценариям, без резкой смены основной массы оборудования.
Но переход на новые технологии требует довольно серьёзных подготовительных мероприятий. Прежде всего связанных с подготовкой и переквалификацией персонала.
