Fundamentos de la distribución cuántica de claves

La información es un recurso crucial para todas las organizaciones del mundo. La inversión en seguridad informática está aumentando, y cada vez son más las organizaciones que adoptan soluciones en la nube para gestionar las operaciones diarias, desde el almacenamiento de datos hasta la ejecución de escritorios virtuales. Entre las prioridades clave de las organizaciones se encuentran la protección de la propiedad intelectual, las infraestructuras críticas, la información de los clientes y la gestión del capital. A medida que las redes informáticas se expanden, se espera que aumente la probabilidad de ciberataques y violaciones de datos. Una de las violaciones de la seguridad de los datos más difíciles de detectar es la escucha clandestina, también llamada ataque de husmeo. Las escuchas se producen cuando un atacante intercepta una conexión poco segura entre un cliente y un servidor, accediendo al tráfico seguro entre ambos.

La distribución cuántica de claves (QKD) es un planteamiento innovador para asegurar el cifrado y la autenticación aprovechando un fenómeno cuántico llamado "entrelazamiento". La QKD facilita la transmisión de claves criptográficas simétricas secretas que permanecen seguras, incluso frente a intentos de escucha mejorados por la computación cuántica. Un fenómeno cuántico conocido como "entrelazamiento". La QKD permite el intercambio seguro de claves criptográficas simétricas, haciéndolas resistentes a los intentos de escucha, incluso los que utilizan la computación cuántica.

A medida que el ecosistema de la QKD, la informática cuántica y la medición cuántica evolucione rápidamente, surgirá una necesidad acuciante de normas internacionales que perfilen las condiciones de las redes cuánticas. La UIT ha empezado a abordar las rigurosas exigencias de las futuras redes cuánticas con una nueva norma, "ITU Y.3800 - Overview on networks supporting quantum key distribution", que esboza los marcos conceptuales básicos de las redes QKD. Esta norma es la primera de una serie de normas de la UIT centradas en los aspectos de red y seguridad de las tecnologías de la información cuántica.

Principios de la superposición y el entrelazamiento cuánticos

Las partículas, como los fotones o los electrones, tienen propiedades como la posición, el espín, la polarización y el momento, que se describen mediante una "función de onda". En mecánica cuántica, una partícula puede existir en varios estados simultáneamente (superposición) hasta que es observada, lo que hace que la función de onda colapse en un solo estado. Una partícula no observada podría tener una probabilidad 50% de estar en cualquiera de los dos estados, pero una vez medida, permanece en ese estado.

Las partículas se "enredan" cuando sus estados cuánticos se enlazan. Por ejemplo, si se crean dos partículas entrelazadas con un espín total cero y se mide el espín de una de ellas en el sentido de las agujas del reloj, la otra girará siempre en sentido contrario, independientemente de la distancia que las separe. Este entrelazamiento garantiza la seguridad de las comunicaciones y es compatible con la informática cuántica o las redes de medición.

Distribución cuántica de claves (QKD)

La distribución cuántica de claves (QKD) genera y distribuye claves criptográficas simétricas utilizando las propiedades cuánticas de los fotones. Complementa las funciones de seguridad existentes en las redes de comunicación. Las claves de QKD pueden utilizarse para el One Time Pad (OTP), el Hash Based Message Authentication Mode (HMAC) y el Advanced Encryption Standard (AES).

La QKD utiliza el protocolo BB84 con mediciones de un solo fotón o el protocolo E91 con pares de fotones entrelazados para crear una clave segura. Los resultados estadísticos muestran si el fotón ha sido interceptado. Introducir la QKD en las redes actuales exige cambios en la infraestructura y los protocolos criptográficos, debido a su necesidad de enlaces punto a punto y canales cuánticos de pérdidas ultrabajas.

Los componentes fundamentales de un sistema de comunicación de Distribución Cuántica de Claves (QKD) incluyen el transmisor y el receptor (módulos QKD) y un enlace QKD que los conecta, formado por un Canal Clásico y un Canal Cuántico. El canal clásico facilita el intercambio de datos entre los módulos QKD, mientras que el canal cuántico transmite señales cuánticas, como fotones individuales o entrelazados, de las que se derivan las claves criptográficas.

 

Los sistemas de distribución cuántica de claves (QKD) se basan en la transmisión precisa de fotones individuales o pares de fotones entrelazados para garantizar una comunicación segura. Los conectores ópticos de bajas pérdidas son cruciales para estos sistemas, ya que incluso pequeñas pérdidas pueden degradar las señales cuánticas, reduciendo la distancia de transmisión y la fiabilidad. Los conectores de alto rendimiento minimizan las pérdidas por inserción y mantienen la integridad de la señal, garantizando la eficacia de los protocolos QKD, en los que cada fotón cuenta para lograr un intercambio de claves seguro.

Conectores de grado Quantum de SENKO
Los conectores Quantum Grade de SENKO están diseñados específicamente para soportar redes QKD ofreciendo una pérdida de inserción ultrabaja y una alineación de alta precisión, garantizando una degradación mínima de la señal. Estos conectores están optimizados para los estrictos requisitos de la comunicación cuántica, proporcionando un rendimiento robusto y fiable en el mantenimiento de la integridad de las señales cuánticas a través de largas distancias. Conectores de grado cuántico de SENKO: Tendiendo puentes, entrelazando el mundo cuántico con el mundo real.