Un prototipo de red metropolitana de criptografía cuántica ha sido desarrollada por informáticos del Grupo de Información y Computación Cuántica de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid.
El prototipo se desarrolla en el marco del Proyecto de Investigación y Desarrollo CENIT-SEGUR@ – Seguridad y Confianza en la Sociedad de la Información, integrado por un Consorcio de doce empresas y quince Organismos Públicos de Investigación, entre los que figura la FIUPM, liderados por Telefónica Investigación y Desarrollo. El proyecto tiene un presupuesto de 31 millones de euros.
Según informa la FIUMP en un comunicado, la finalidad de este proyecto es alumbrar una nueva generación de soluciones de seguridad integrales, capaces de hacer frente a las actuales amenazas a la seguridad en las telecomunicaciones que presentan las redes convencionales.
Los métodos convencionales de criptografía de clave pública basan su seguridad en la confianza de que un atacante no tenga potencia de cálculo ni conocimientos matemáticos suficientes para descifrar las claves de una manera indetectable por los usuarios. Pero estos métodos pierden seguridad a medida que aumenta la potencia de cálculo de los sistemas.
“En la practica, lo que se ha visto es que los algoritmos y la potencia de calculo han mejorado tanto que, lo que hace 20 años se creía protegido por una clave para la que se estimaba que el tiempo necesario para romperla era mayor que la edad de la tierra, ahora se puede romper en unas pocas horas”, comenta Vicente Martín en declaraciones a Tendencias 21.
Seguridad sin precedentes
La distribución cuántica de claves parte de la base de que la mecánica cuántica proporciona modos de realizar cómputos o transferir información de manera completamente distinta a los sistemas de seguridad clásicos, alcanzando unos niveles de seguridad sin precedentes.
“Usando criptografía cuántica ya no se depende de ninguna suposición de complejidad computacional, sino que se descansa en las mismas leyes de la física”, puntualiza Vicente Martín. “La ventaja no es sólo esta; la criptografía cuántica resuelve también el problema de la distribución de claves, lo que hace que en una red convencional que tenga acceso a esta tecnología se disponga de un flujo continuo de claves de alta calidad que pueden ser usadas para realizar muchas tareas de forma segura”.
Mediante un complejo protocolo, emisor y receptor intercambian una serie de qubits codificados en fotones, lo que les permite acordar una clave con seguridad garantizada y virtualmente invulnerable porque, según los principios de la física cuántica, cualquier intento de observación de un qubit será detectado por el receptor, lo que otorga una completa seguridad al intercambio de información.
Un qubit (del inglés qubit, de quantum bit, bit cuántico) es la unidad mínima y por lo tanto constitutiva de la información cuántica. La tecnología de intercambio cuántico de claves utiliza fotones individuales o qubits sobre enlaces de fibra óptica, enlaces aéreos o incluso vía satélite.
En la red convencional
La red metropolitana de criptografía cuántica desarrollada por el equipo de investigadores de la Facultad, integrado por físicos, informáticos, ingenieros de telecomunicación y matemáticos, puede convivir con redes de comunicación clásicas, lo que constituye su principal innovación.
“Nuestra red comparte infraestructura con la red convencional, de modo que los costes asociados al despliegue de una red cuántica pueden ser razonablemente asumibles. No hay que construir una red completa paralela a la existente”, asegura Vicente Martín.
En la actualidad sólo hay tres redes de estas características en el mundo, siendo la red cuántica metropolitana desarrollada en la FIUPM la única que acerca esta tecnología a los usuarios finales, así como la única que estará adaptada a los estándares de los dispositivos cuánticos en red, en cuya definición participa el equipo de la FIUPM.
“Todas las redes cuánticas existentes funcionan como si fuesen redes separadas de la convencional, contactando con ésta sólo para transferir las claves. No existe ninguna interacción adicional. En la nuestra incluso muchos equipos de red, de los mismos que están ahora instalados en una red cualquiera, son de uso compartido”, dice Vicente Martín.
Esta aplicación social de la red de criptografía cuántica se consigue mediante el desarrollo de una serie de protocolos que permiten su implantación sobre las redes convencionales de telecomunicaciones, sin que el uso de estas redes afecte a la circulación de los qubits.
Desde los años 80
Aunque esta tecnología fue propuesta por vez primera en la década de los 80, en la actualidad ya se dispone de la segunda generación de equipos de intercambio cuántico de claves con una serie de prototipos en el mercado.
La red metropolitana de criptografía cuántica desarrollada en la FIUPM tiene como objetivo principal superar la actual limitación de uso de estas redes en conexiones punto a punto y fibras exclusivas, para ponerla al alcance de pequeñas y medianas empresas e incluso múltiples usuarios finales a través del uso compartido de la infraestructura de comunicaciones.
El prototipo prevé articular una red de criptografía cuántica a través de un anillo metropolitano que dé servicio a una serie de usuarios finales por medio de una red de acceso, que utilizarán los enlaces cuánticos sobre la infraestructura de la red convencional.
Aunque en general la red actual de telecomunicaciones se basa principalmente en el cobre, Telefónica está implantando una nueva red a base de fibra óptica pasiva que será la que permita introducir en su interior corrientes de qubits, los cuales convivirán sin interferirse con los fotones de las telecomunicaciones convencionales.
La red cuenta ya con todos sus componentes esenciales y ha superado con éxito sus primeras pruebas experimentales, pero como recuerda Vicente Martín “el prototipo tiene esencialmente pruebas de funcionamiento en todos los escenarios propuestos, pero hay que avanzar todavía en los temas de fiabilidad, rendimiento y cumplimiento de estándares que están todavía en desarrollo”.