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La criptografía cuántica funciona en redes ópticas comerciales

La criptografía cuántica funciona en redes ópticas comerciales

España ha experimentado con éxito una red de criptografía cuántica que usa las redes ópticas comerciales y combina la transmisión de datos y de claves cuánticas sobre la misma fibra. Ha transmitido más de 2 Tbps de datos usando tecnología estándar de 100 Gbps en redes de área metropolitana de Madrid.

La criptografía cuántica funciona en redes ópticas comerciales

Por primera vez, España ha experimentado con éxito una red de criptografía cuántica en redes ópticas comerciales. Desde el pasado mes de mayo, tal como informamos en otro artículo, esta red ha usado los sistemas de comunicaciones desplegados en redes ópticas estándar, valiéndose de conmutación con enlaces de hasta 60 kilómetros cada uno.

Telefónica ha facilitado la infraestructura de esta experiencia, conectando para ello tres de sus centrales situadas en el área metropolitana de Madrid. La red de criptografía cuántica ha empleado a su vez tecnologías basadas en SDN (Software Defined Networking), que  facilitan la implementación de servicios de red de una manera flexible, dinámica y escalable.

La red integra asimismo equipos de distribución cuántica de claves (CV-QKD) desarrollados  por los Laboratorios de Investigación de Huawei en Munich, con la colaboración del Centro de Simulación Computacional (CCS) de la Universidad Politécnica de Madrid, a través del Grupo de Investigación en Información y Computación Cuántica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos.

Los módulos de gestión de la red basados en SDN han sido desarrollados por  el equipo de Innovación en Tecnologías de Red del GCTIO de Telefónica, y los mecanismos de integración de la criptografía cuántica han sido desarrollados por el CCS  con tecnologías SDN y NFV (Network Function Virtualization).

La integración de todos estos elementos ha permitido demostrar que las técnicas QKD se pueden aplicar  en un entorno de producción real, combinando la transmisión de datos y de claves cuánticas sobre la misma fibra.

También ha comprobado que es posible llevar a cabo la gestión de estos servicios y su uso a través de diferentes aplicaciones. Según los protagonistas de esta experiencia, que toda la experiencia se haya desarrollado sobre una infraestructura en producción y usando los sistemas de comunicaciones desplegados en redes ópticas estándar destaca la madurez de esta tecnología.

Esta tecnología es capaz de más de 20 canales compartiendo la misma fibra y en la misma banda óptica que usa el canal cuántico, lo que le permite transmitir más de 2 Tbps de datos usando tecnología de comunicaciones estándar de 100 Gbps en redes de área metropolitana.

Seguridad cuántica

Todas las comunicaciones seguras se basan en el uso de la criptografía, de manera que la información se cifra utilizando una clave que permite que sólo los participantes que la conocen sean capaces de descifrar los mensajes intercambiados entre ellos. Las técnicas actuales de criptografía están basadas en problemas matemáticos que son complejos de resolver. A medida que la capacidad de computación crece, el tiempo de resolución de estos problemas, y por tanto la seguridad de las claves, disminuye.

El tamaño de las claves y la complejidad de los algoritmos de encriptación han tenido que aumentar a medida que la capacidad de cálculo ha ido creciendo. Y estas técnicas pueden quedar completamente obsoletas con la aparición de los ordenadores cuánticos, capaces de aplicar los principios de la Mecánica Cuántica para la resolución de problemas actualmente insolubles, incluyendo el romper las claves generadas por los métodos actuales de criptografía, haciendo inútiles la mayoría de las infraestructuras de seguridad en las comunicaciones.

Las tecnologías cuánticas ofrecen, sin embargo, una solución a la vulnerabilidad de los métodos actuales. Con estas tecnologías es posible aplicar principios cuánticos para intercambiar una clave entre los extremos de un canal de comunicaciones, de manera que esa clave sea segura frente a cualquier ataque, incluyendo los de un ordenador cuántico. La tecnología cuántica hace posible incluso que cualquier intento de ataque sea inmediatamente detectado.

Tecnologías cuánticas

La Distribución Cuántica de Claves es una de estas tecnologías: no sólo soluciona el problema de la amenaza que supone la computación cuántica para los algoritmos criptográficos en uso, sino que además puede proporcionar un nivel de seguridad mucho más alto a cualquier intercambio de datos. QKD requiere de una infraestructura física de fibra óptica de alta calidad, provista por Telefónica de España conectando sus centrales de comunicaciones usadas en el piloto.

La viabilidad de QKD ha sido demostrada hasta ahora en laboratorios y en pruebas de campo controladas (como la que Telefónica y el Grupo de Investigación en Información y Computación Cuántica realizaron en 2009, intercambiando claves a través de un anillo metropolitano de fibra), pero siempre ha habido problemas para poder desplegarla sobre infraestructuras comerciales y para su integración con los mecanismos de operación de estas infraestructuras. Con esta experiencia se ha mostrado cómo es posible superar estos obstáculos.

En la red se ha utilizado además una nueva tecnología para la distribución cuántica de claves basada en “variables continuas” (CV-QKD), más compatibles con tecnologías clásicas que las existentes. La combinación de estas tecnologías ha posibilitado una red completa integrada de comunicaciones clásicas y cuánticas.

El despliegue sobre una infraestructura de comunicaciones en producción y usando sistemas de telecomunicaciones estándar que se ha realizado en esta experiencia, es la primera de su clase, demostrando la capacidad de la tecnología para su uso en el mundo real.

Protagonistas tecnológicos

El Grupo de Investigación en Información y Computación Cuántica (GCC) de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos de la Universidad Politécnica de Madrid pertenece al Center for Computational Simulation, que agrupa cerca de 100 investigadores en el área de la Ciencia Computacional pertenecientes a tres universidades de Madrid: URJC, UCM y UAM.

Telefónica es una de las mayores compañías de telecomunicaciones del mundo por capitalización bursátil y número de clientes, que se apoya en una oferta integral y en la calidad de la conectividad que le proporcionan las mejores redes fijas, móviles y de banda ancha. Presente en 17 países y con 350 millones de accesos, Telefónica tiene una fuerte presencia en España, Europa y Latinoamérica, donde concentra la mayor parte de su estrategia de crecimiento.

Huawei es proveedor líder global de soluciones de Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC), infraestructuras y dispositivos inteligentes, con soluciones integradas en cuatro entornos clave: redes de telecomunicaciones, TI, dispositivos inteligentes y servicios en la nube. Está presente en más de 170 países y regiones.

RedacciónT21

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