Noções básicas de distribuição de chaves quânticas

A informação é um recurso crucial para todas as organizações do mundo. O investimento em segurança de TI está aumentando, com mais organizações adotando soluções em nuvem para lidar com as operações diárias, desde o armazenamento de dados até a execução de desktops virtuais. As principais prioridades organizacionais incluem a proteção da propriedade intelectual, da infraestrutura crítica, das informações dos clientes e do gerenciamento de capital. À medida que as redes de computadores se expandem, espera-se que a probabilidade de ataques cibernéticos e violações de dados aumente. Uma das violações de segurança de dados mais difíceis de detectar é a espionagem, também chamada de ataques de sniffing ou snooping. A espionagem ocorre quando um invasor intercepta uma conexão mal protegida entre um cliente e um servidor, acessando o tráfego seguro entre eles.

A distribuição de chaves quânticas (QKD) é uma abordagem inovadora para proteger a criptografia e a autenticação, aproveitando um fenômeno quântico chamado "emaranhamento". A QKD facilita a transmissão de chaves criptográficas simétricas secretas que permanecem seguras, mesmo contra tentativas de espionagem aprimoradas pela computação quântica. Um fenômeno quântico conhecido como "emaranhamento". A QKD permite a troca segura de chaves criptográficas simétricas, tornando-as resistentes a tentativas de espionagem, mesmo aquelas que utilizam a computação quântica.

À medida que o ecossistema para QKD, computação quântica e medição quântica evolui rapidamente, haverá uma necessidade premente de padrões internacionais para delinear as condições das redes quânticas. A ITU começou a lidar com as rigorosas exigências das futuras redes quânticas com um novo padrão, o "ITU Y.3800 - Overview on networks supporting quantum key distribution" (ITU Y.3800 - Visão geral das redes que suportam a distribuição de chaves quânticas), que descreve as estruturas conceituais básicas das redes QKD. Esse padrão é o primeiro de uma série de padrões da ITU que enfocam os aspectos de rede e segurança das tecnologias de informação quântica.

Princípios de superposição quântica e emaranhamento

Partículas como fótons ou elétrons têm propriedades como posição, spin, polarização e momento, descritas por uma "função de onda". Na mecânica quântica, uma partícula pode existir em vários estados simultaneamente (superposição) até ser observada, fazendo com que a função de onda entre em colapso em um único estado. Uma partícula não observada pode ter uma chance 50% de estar em qualquer estado, mas, uma vez medida, ela permanece nesse estado.

As partículas se tornam "emaranhadas" quando seus estados quânticos se ligam. Por exemplo, se duas partículas emaranhadas forem criadas com um giro total de zero e uma for medida para girar no sentido horário, a outra sempre girará no sentido anti-horário, independentemente da distância entre elas. Esse emaranhamento garante comunicações seguras e dá suporte à computação quântica ou às redes de medição.

Distribuição de chave quântica (QKD)

A distribuição de chaves quânticas (QKD) gera e distribui chaves criptográficas simétricas usando as propriedades quânticas dos fótons. Ela complementa os recursos de segurança existentes nas redes de comunicação. As chaves do QKD podem ser usadas para One Time Pad (OTP), Hash Based Message Authentication Mode (HMAC) e Advanced Encryption Standard (AES).

O QKD usa o protocolo BB84 com medições de um único fóton ou o protocolo E91 com pares de fótons emaranhados para criar uma chave segura. Os resultados estatísticos mostram se o fóton foi interceptado. A introdução do QKD nas redes atuais exige mudanças na infraestrutura e nos protocolos criptográficos, devido à necessidade de links ponto a ponto e canais quânticos de perda ultrabaixa.

Os componentes fundamentais de um sistema de comunicação de Distribuição de Chave Quântica (QKD) incluem o transmissor e o receptor (módulos QKD) e um link QKD que os conecta, que consiste em um Canal Clássico e um Canal Quântico. O Canal Clássico facilita a troca de dados entre os módulos QKD, enquanto o Canal Quântico transmite sinais quânticos, como fótons únicos ou emaranhados, dos quais as chaves criptográficas são derivadas.

 

Os sistemas de distribuição de chaves quânticas (QKD) dependem da transmissão precisa de fótons únicos ou de pares de fótons emaranhados para garantir uma comunicação segura. Os conectores ópticos de baixa perda são essenciais para esses sistemas, pois até mesmo pequenas perdas podem degradar os sinais quânticos, reduzindo a distância e a confiabilidade da transmissão. Os conectores de alto desempenho minimizam a perda de inserção e mantêm a integridade do sinal, garantindo a eficácia dos protocolos QKD, em que cada fóton conta para a troca segura de chaves.

Conectores de grau quântico da SENKO
Os conectores de grau quântico da SENKO foram projetados especificamente para dar suporte a redes QKD, oferecendo perda de inserção ultrabaixa e alinhamento de alta precisão, garantindo degradação mínima do sinal. Esses conectores são otimizados para os requisitos rigorosos da comunicação quântica, proporcionando um desempenho robusto e confiável na manutenção da integridade dos sinais quânticos em longas distâncias. Conectores de Grau Quântico da SENKO: Fazendo a ponte entre o mundo quântico e o mundo real.