Uma equipe de pesquisadores dos Laboratórios Nacionais de Oak Ridge e Los Alamos do Departamento de Energia fez parceria com a EPB, uma empresa de serviços e telecomunicações de Chattanooga, para demonstrar a eficácia da distribuição de chaves quânticas em escala metropolitana (QKD) como um meio de comunicação seguro para os fornecedores de eletricidade do país. Este marco inicial é parte do projeto de três anos da equipe com foco na segurança da rede de próxima geração.

O QKD aproveita a aleatoriedade inerente da mecânica quântica para autenticar e criptografar dados. A tecnologia permite que duas partes compartilhem uma "chave" secreta e alerta ambas as partes sobre qualquer intrusão de terceiros, uma capacidade de segurança crítica à medida que mais da rede elétrica do país é modernizada e os dados são movidos online.

O objetivo desta demonstração inicial, conduzido por Nick Peters e Phil Evans do ORNL, Ray Newell e Glen Peterson, de Los Alamos, e Tyler Morgan da EPB, Ken Jones, e Steve Morrison, foi provar a interoperabilidade de sistemas QKD díspares. O cientista sênior do ORNL Peters disse que, como os serviços públicos são amplamente regionais, os provedores usam uma combinação de componentes e têm cronogramas de atualização flutuantes. Garantir que diferentes fornecedores de serviços públicos possam operar em sincronia em toda a rede elétrica do país é fundamental para perceber o potencial do QKD em escala nacional.

Para se preparar para a demonstração, os pesquisadores do ORNL modificaram um sistema comercial QKD enquanto Los Alamos desenvolveu seu próprio sistema personalizado internamente; ambos os sistemas geraram chaves separadas que, quando conectado a um "nó confiável, "ou troca segura de informações, gerou uma terceira chave, que foi então distribuído entre os sistemas Los Alamos e ORNL.

"Esta demonstração realizou duas coisas:mostrou que sistemas diferentes podem operar juntos e estabeleceu a funcionalidade necessária para retransmitir chaves em distâncias maiores, frequentemente encontradas na rede elétrica, "disse Peters, líder da equipe de comunicações quânticas do ORNL.

Adicionado Ray Newell, Cientista pesquisador de Los Alamos e líder de sua equipe de comunicações quânticas:"Demonstrações recentes em Los Alamos mostraram que os sistemas QKD podem operar na infraestrutura elétrica existente em configurações do mundo real, inclusive durante uma nevasca histórica. Nossa parceria com ORNL e EPB mostra que as concessionárias podem obter os benefícios da segurança quântica usando uma combinação de sistemas de comunicação distintos, mas interoperáveis. "

ORNL e Los Alamos dedicaram muitos anos ao desenvolvimento de sistemas de comunicações quânticas, e várias tecnologias desenvolvidas pelos laboratórios estão atualmente licenciadas para a indústria.

A demonstração aconteceu no EPB, que, de acordo com Evans do ORNL, é um parceiro ideal porque a concessionária implantou uma rede de fibra óptica em conjunto com sua infraestrutura de distribuição elétrica. Além disso, "eles estão envolvidos conosco em vários projetos para facilitar tecnologias de próxima geração para proteger a infraestrutura de nossa nação, " ele adicionou.

"Para EPB, a parceria com Oak Ridge e Los Alamos National Laboratories é uma oportunidade de testar em campo novas tecnologias e práticas recomendadas para ajudar a manter a segurança e a confiabilidade da rede elétrica para todos na América, "disse Steve Morrison, Diretor de Segurança da Informação do EPB. "Estamos honrados em fazer nossa parte para ajudar no progresso desse importante esforço."

Apesar do sucesso da demonstração, Contudo, ainda há trabalho a fazer. Próximo, os pesquisadores trabalharão para superar as notórias limitações de distância do QKD.

Muito parecido com a resistência elétrica, reduz a quantidade de eletricidade sendo transmitida à medida que a distância aumenta entre as linhas de energia tradicionais, aumentar a distância das transmissões de fibra óptica reduz a taxa de transferência das comunicações quânticas. Para a rede elétrica do país, aumentar as distâncias sobre as quais esses sistemas QKD podem ser usados ​​com eficácia é fundamental, e para isso os pesquisadores mais uma vez contarão com nós confiáveis, neste caso, as subestações elétricas da EPB.

O objetivo final é implementar sistemas QKD em várias subestações, que são colocados em intervalos e são capazes de retransmitir as chaves quânticas. Evans do ORNL comparou isso a uma corrida de revezamento, em que um corredor passa o bastão para outro, com cada corredor carregando o bastão por um certo intervalo. Ao passar o bastão em cada subestação antes que o sinal seja perdido, o sinal é atualizado para a próxima jornada e assim por diante, potencialmente expandindo a gama de tecnologia QKD significativamente.