— Снежана, как бы вы объяснили человеку, не имеющему технических знаний, что такое квантовые технологии?

— Квантовые технологии — это одно из наиболее интересных и перспективных направлений современной науки, которое основано на использовании необычных свойств мельчайших частиц, например фотонов — частиц света.

Если объяснять простыми словами, то квантовые технологии позволяют использовать законы квантовой физики для решения задач, которые сложно или невозможно решить с помощью привычных нам технологий.

Сегодня существует несколько основных направлений развития квантовых технологий: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры. Каждое из них имеет свои особенности и области применения.

Например, квантовые компьютеры в будущем смогут значительно ускорить решение определённых сложных вычислительных задач, а квантовые сенсоры позволят проводить измерения с очень высокой точностью.

Мне особенно интересно направление квантовых коммуникаций, поскольку именно с ним связана моя будущая специальность. Основная задача квантовых коммуникаций заключается в обеспечении защищённого обмена информацией с использованием законов квантовой физики.

Одним из примеров является квантовое распределение ключей. Его особенность заключается в том, что попытка постороннего человека получить информацию о передаваемых квантовых состояниях может быть обнаружена участниками связи.

На мой взгляд, самое удивительное в квантовых технологиях заключается в том, что физические явления, которые раньше казались исключительно теоретическими, сегодня находят применение в реальном оборудовании и современных системах связи.

— Сегодня считается, что квантовая эра ещё не наступила, но США, Китай, а теперь и Россия вкладывают большие деньги в развитие квантовых коммуникаций. Почему это происходит? В каких сферах уже сегодня применяются квантовые коммуникации?

— Я считаю, что повышенный интерес к квантовым технологиям во всём мире связан прежде всего с их значительным научным и практическим потенциалом.

Сегодня мы живём в условиях активной цифровизации, когда практически все сферы нашей жизни связаны с передачей и обработкой информации. Мы ежедневно пользуемся интернетом, банковскими приложениями, государственными электронными сервисами и другими цифровыми технологиями. Поэтому вопросы защиты информации становятся всё более актуальными.

Одновременно с этим развиваются квантовые вычисления. Предполагается, что в будущем достаточно мощные квантовые компьютеры смогут создавать угрозу некоторым современным методам криптографической защиты. Именно поэтому уже сейчас учёные и инженеры разрабатывают новые способы обеспечения информационной безопасности.

Одним из таких направлений являются квантовые коммуникации, в частности системы квантового распределения ключей.

Сегодня подобные технологии уже применяются в отдельных специализированных и экспериментальных сетях связи, в том числе в проектах, связанных с финансовыми организациями, государственными структурами и защитой критически важной информационной инфраструктуры.

В России также ведётся активная работа по развитию квантовых коммуникаций. Одним из примеров является создание магистральной квантовой сети с использованием телекоммуникационной инфраструктуры ОАО "РЖД".

В будущем квантовые технологии могут получить широкое применение в банковской сфере, промышленности, энергетике, медицине, транспорте и государственном управлении.

Особенно перспективной мне кажется возможность совместного использования классических и квантовых систем связи. Это позволит постепенно внедрять новые технологии в уже существующие волоконно-оптические сети.

— Какие научные работы вы готовите сейчас по квантовым коммуникациям? В чём актуальность этих работ для практического применения?

— Сейчас я учусь на третьем курсе бакалавриата по профилю "Квантовые технологии в инфокоммуникациях" и занимаюсь научно-исследовательской деятельностью, связанной с моделированием для систем квантового распределения ключей.

Основным направлением моей работы является разработка программного эмулятора протокола BB84 — одного из наиболее известных протоколов квантовой криптографии.

Если объяснять простыми словами, то данный протокол позволяет двум участникам связи сформировать общий секретный ключ, который впоследствии может использоваться для шифрования информации.

Особенность протокола заключается в использовании квантовых состояний фотонов. Благодаря законам квантовой физики попытка постороннего вмешательства в процесс передачи может приводить к появлению ошибок, которые позволяют выявить потенциальную угрозу безопасности.

В рамках своего исследования я изучаю математические принципы функционирования протокола BB84 и занимаюсь разработкой его программной реализации. В частности, моделирую процессы формирования и передачи битовых последовательностей, выбора базисов кодирования и измерения, согласования полученных данных и формирования общего ключа.

Отдельное внимание уделяется исследованию ошибок, возникающих в процессе квантового распределения ключей, и анализу того, как различные параметры системы влияют на эффективность её работы.

Основная идея разрабатываемого эмулятора заключается в том, чтобы воспроизвести принципы функционирования квантового протокола в программной среде. Это позволит изучать его работу и проводить различные эксперименты без необходимости использования дорогостоящего специализированного оборудования.

Кроме того, подобные программные решения могут использоваться при проведении научных исследований и предварительном тестировании алгоритмов квантового распределения ключей.

Лично для меня работа над этим проектом представляет большой интерес, поскольку она объединяет сразу несколько направлений: программирование, математическое моделирование, физику и информационную безопасность.

— Какие возможности для практики есть у студентов, обучающихся квантовым технологии?

— Это взаимодействие с индустриальными партнерами, например, компанией "СМАРТС-Кванттелеком", которая занимается разработкой оборудования и технологических решений для систем квантового распределения ключей.

Также на базе ПГУТИ функционирует научно-образовательная лаборатория "Квантовые коммуникации", оснащённая современным специализированным оборудованием.

Для нас, студентов, наличие такой лаборатории представляет особую ценность, поскольку позволяет познакомиться с реальными системами квантовой связи и лучше понять принципы их функционирования.

Таким образом, в университете создаются условия, при которых мы можем не просто изучать материал на лекциях, но и видеть, как полученные знания используются на практике.

— Нравится ли вам учиться по выбранной специальности? Что бы вы посоветовали будущим абитуриентам?

— Да, очень. Когда я только поступала в университет, многие темы были для меня совершенно новыми. Но по мере обучения я начала всё больше интересоваться особенностями оптической связи, квантовой физики и современными технологиями защиты информации.

Особенно мне нравится, что наша специальность объединяет сразу несколько научных и технических направлений. Мы изучаем физику, программирование, телекоммуникационные системы, методы передачи информации и основы квантовых коммуникаций. Благодаря этому обучение получается достаточно разнообразным, а полученные знания можно применять при решении самых разных задач.

Большим преимуществом я считаю возможность заниматься научно-исследовательской деятельностью уже во время обучения в бакалавриате.

Также очень приятно, что в университете есть преподаватели, которые помогают студентам развиваться, поддерживают интерес к научной деятельности и дают возможность участвовать в исследовательских проектах.

С каждым годом обучения я всё больше убеждаюсь, что сделала правильный выбор. Квантовые коммуникации — это направление, которое активно развивается, и мне очень интересно быть частью этой области уже на этапе получения высшего образования.

Я бы однозначно рекомендовала будущим абитуриентам рассмотреть поступление в ПГУТИ на профиль "Квантовые технологии в инфокоммуникациях". Это отличная возможность получить знания в перспективной области, познакомиться с современными технологиями и попробовать себя в научной деятельности.

Конечно, обучение требует заинтересованности, усердия и готовности изучать новые, иногда достаточно сложные дисциплины. Но именно это делает процесс обучения особенно увлекательным.

Я считаю, что самое главное — выбирать специальность, которая действительно вызывает интерес. Лично для меня квантовые коммуникации стали именно таким направлением, в котором хочется постоянно узнавать что-то новое, развиваться и в дальнейшем реализовать себя профессионально.

И я очень рада, что у меня есть возможность изучать эти технологии именно в ПГУТИ.

— Участвуете ли вы во внеучебной деятельности вуза?

— Да, я состою в студенческом молодежном центре. Я занимаюсь в театральной студии "Театр Своя Компания" и являюсь там актером, дизайнером и генератором идей по оформлению сценических номеров и спектакле. Также я занимаю должность заместителя председателя в Студенческом научном обществе ПГУТИ и активно принимают участие в волонтерской деятельности вуза.

— Вы являетесь старостой группы. Какое значение для вас это имеет?

— Хочу добавить, что я еще курирую первокурсников группы ИКТк-61.  Свою кандидату на должность старосты я предложила сама, потому что считаю себя ответственным человеком. Мои обязанности традиционны: я контролирую посещаемость группы, передаю информацию от преподавателей, деканата нашей группе. Быть старостой для меня это значит развивать софт-скиллы — лидерские качества, культуру общения со студентами и преподавателями, знакомиться с интересными людьми.

— Каковы ваши дальнейшие планы по учебе и карьере? Кем в плане профессии вы видите себя в будущем?

— Я планирую продолжить обучение в магистратуре и аспирантуре, так как я хочу стать хорошим специалистом в этой сфере.

Материал подготовлен при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.