Os engenheiros da QuTech (uma colaboração entre a TU Delft e a TNO) podem fornecer comunicação ininterrupta com escalonamento de custos para muitos usuários usando distribuição de chave quântica (QKD) independente de dispositivo de medição (MDI). Uma característica secundária notável é que, cortesia da Cisco, operaltes convencionais da Internet em paralelo, na mesma fibra óptica do provedor de telecomunicações holandês KPN. MDI-QKD é um passo importante para uma internet quântica acessível.

Atualmente, a comunicação segura é baseada no fato de que a quebra da criptografia é lenta usando computadores convencionais. Isso inclui a comunicação entre data centers, comunicação intergovernamental, ou infraestrutura crítica, como bancos, energia e aeroportos. Algumas linhas de comunicação exigem sigilo por lei ou por parte do usuário. Qualquer invasor pode estar gravando essas mensagens e, em seguida, descriptografando-as mais tarde. Infelizmente, os computadores estão se tornando mais rápidos, ainda mais com a introdução iminente de computadores quânticos.

Defesa definitiva contra espionagem

Joshua Slater, líder da equipe do projeto MDI-QKD:"Importantes métodos criptográficos convencionais contam com, por exemplo, uma chave pública e uma chave privada. Essas duas chaves são essencialmente dois números grandes que pertencem um ao outro. Sua segurança é baseada no fato de que a chave privada é difícil e lenta de calcular com o conhecimento apenas da chave pública. Infelizmente, com a introdução de computadores muito poderosos (como computadores quânticos), calcular a chave privada torna-se trivialmente fácil e a criptografia pode se tornar insegura. "

Uma solução para espionagem - agora e no futuro - é o uso da distribuição quântica de chaves (QKD). Na comunicação quântica, espionar uma mensagem perturba a transmissão da chave quântica. Slater:"Se os sinais quânticos forem perturbados, os usuários sabem que não devem usar a chave gerada para sua linha de comunicação segura. Uma vez que a chave quântica é compartilhada com sucesso com o destinatário pretendido, o resto da comunicação segura se beneficia do 'sigilo direto':a garantia de que a distribuição de chaves não pode ser quebrada agora ou no futuro. "

"Infelizmente, os atuais sistemas QKD disponíveis comercialmente são difíceis de escalar em uma rede, "Slater explicou." Para resolver todos esses problemas, construímos um sistema QKD independente de dispositivo de medição (MDI), em que vários usuários podem ser conectados por meio de um nó central que opera como uma operadora de placa de comutação telefônica típica. Mais importante, o nó central não precisa ser confiável. Todo o sistema é projetado de forma que ataques de hackers contra o nó central não possam quebrar a segurança do protocolo. "

Redes quânticas escaláveis

Slater:"Uma grande vantagem de nosso sistema sobre outros sistemas QKD é sua escala para muitos usuários. Nosso MDI-QKD pode ser usado em uma rede física do tipo estrela. Pesquisadores da QuTech já realizaram anteriormente a primeira demonstração de prova de princípio de MDI-QKD, a primeira demonstração sobre fibras implantadas, e a primeira demonstração usando custo-benefício, hardware pronto para uso ".

"Uma conquista significativa que estamos demonstrando aqui pela primeira vez, é que nossos sinais quânticos são transmitidos pela mesma fibra que o tráfego convencional da Internet, "disse Slater." Usando o equipamento padrão que a Cisco forneceu e configurou conosco, estabelecemos duas redes multiplexadas de internet entre os locais nas mesmas fibras ópticas. A existência dessas duas redes não afeta o desempenho de nosso sistema quântico. Essencialmente, mostramos como nossos sistemas podem coexistir, em paralelo"

“Este é um desenvolvimento importante para garantir a segurança do tráfego da Internet no futuro, "disse Babak Fouladi, Diretor de Tecnologia e Digital e membro do Conselho Executivo da KPN. "Estou satisfeito por podermos contribuir para tornar essa percepção prática usando a rede da Holanda. Soluções como MDI-QKD não devem apenas proteger os usuários hoje, mas também tornar a comunicação o mais preparada possível para o futuro. "

Manifestação em Delft – Rijswijk – Haia

O sistema atual consiste em três racks telco padrão, cada um em uma cidade diferente na Holanda. O primeiro 'usuário' conectado à configuração de demonstração tem o codinome Alice e reside em Delft. O segundo usuário, chamado Bob, senta-se em um edifício KPN em Haia. O nó central, Charlie, está localizado no meio. Cada usuário é conectado ao nó central por uma fibra óptica padrão. Além disso, os usuários e o nó central são capazes de se comunicar pela internet normal, seja diretamente através da (mesma) fibra óptica, ou indiretamente por meio de qualquer conexão com a Internet.

Finalmente, a implantação do MDI-QKD representa um passo importante em direção a uma futura internet quântica. A rede foi projetada para ser atualizável no futuro:usuários como Alice e Bob podem atualizar sua funcionalidade (por exemplo, com processadores quânticos, repetidores quânticos, emaranhamento quântico, memória quântica, computadores quânticos, qualquer que seja), enquanto o nó central e o resto da rede permanecem os mesmos. A rede está preparada para o futuro e pronta para ser atualizada para o futuro quântico.

"Este é um grande marco, e uma base importante para a implantação de uma infraestrutura de rede quântica nacional na Holanda. Esse é um dos principais objetivos da Agenda Nacional de Tecnologia Quântica da Holanda, que está sendo executado pela Quantum Delta NL, "disse Jesse Robbers, diretor da Quantum Delta NL - que recebeu € 615 milhões do governo holandês em abril deste ano.