Корпус для устройства квантового ключа
Проект дизайна парных устройств рассылки и приема квантового ключа реализовывался совместно с компанией «Квантовые коммуникации» и Университетом ИТМО. Квантовые коммуникации» – малое инновационное предприятие, созданное на базе Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО, занимается теоретическими и прикладными исследованиями в области квантовой информатики, включая системы квантовой криптографии, квантовые генераторы случайных чисел и безопасные многоканальные оптические сети. Помимо этого Университета ИТМО реализует квантовую инициативу как стратегический проект развития университета и интеграционный проект на уровне страны.
В рамках развития данного направления Центр научно-технологического форсайта Университета ИТМО (ЦНТФ), отвечающий за продвижение квантовой инициативы, обратился к нам с серьезной задачей – разработки корпуса устройств, включая проектирование всех внутренних компонентов из металла и пластика, что подразумевает комплекс работ по дизайну внешнего вида, продумывания пользовательской и сервисной логики, а также оптимизации внутренней компоновки. Задача осложнялась нетривиальным устройством оборудования, а также инновационной тематикой квантовых технологий.
На момент старта проекта два устройства комплекса с условными названиями Алиса и Боб воспринимались очень сложно из-за большого количества высокочастотных проводов, кабелей питания и оптики.
Работа включала в себя целый комплекс работ, и после прикидки требуемого объема для внутренних компонентов было решено начать с проектирования корпуса. Далее следовала усердная работа, постоянно координируемая с высококлассным специалистом лаборатории Юрием Назаровым. Оба устройства несколько раз полностью перекомпоновывались, пока мы не пришли к оптимальному варианту для каждого случая. Были разработаны самые разнообразные изделия для удержания и намотки волокна. Дело в том, что длина оптоволокон строго регламентирована, нельзя просто так взять и отрезать “ненужное”, излишки необходимо куда-то убирать. При этом чем больше мы изгибаем волокно, тем больше “шума” в сигнале. Для решения этой проблемы были придуманы устройства для намотки и удержания оптоволокна.
Результатом более чем трехмесячной работы стал проект двух устройств и их комплектующих. Первая – легкая и недорогая “Алиса” с глухой серийной крышкой и выставочный вариант с большим окном и экраном на передней панели. Электроника вынесена на уровень выше оптики, что позволяет с легкостью прокладывать каналы. Для крепления оптики используются специальные нежесткие держатели. Второе устройство – “Боб”, гораздо сложнее и тяжелее первого. К нему предъявляются особые требования по защите от паразитной засветки, поэтому “Боб” дополнительно оснащен внутренним формованным кожухом. При этом вся электроника вынесена наружу для упрощения обслуживания и лучшего охлаждения. Дорогостоящие платы защищены пластинами из оргстекла от случайных ударов и пыли. Если снять защитный кожух, ниже будут установлены оптические элементы в защитных корпусах: два модуляторы в дугообразном корпусе, коммуникационный модуль глубокого синего цвета, черный корпус изоляторов. Большая часть волокна оказывается под тройной защитой основного корпуса, кожуха и внутренних пластиковых корпусов.
Рабочий прототип
