Fondamenti della distribuzione quantistica delle chiavi

Le informazioni sono una risorsa cruciale per ogni organizzazione in tutto il mondo. Gli investimenti nella sicurezza informatica sono in aumento e sempre più organizzazioni adottano soluzioni cloud per gestire le operazioni quotidiane, dall'archiviazione dei dati all'esecuzione di desktop virtuali. Le principali priorità organizzative includono la protezione della proprietà intellettuale, delle infrastrutture critiche, delle informazioni sui clienti e della gestione del capitale. Con l'espansione delle reti informatiche, la probabilità di attacchi informatici e di violazioni dei dati è destinata a crescere. Una delle violazioni della sicurezza dei dati più difficili da rilevare è l'intercettazione, detta anche attacco sniffing o snooping. L'intercettazione avviene quando un aggressore intercetta una connessione poco protetta tra un client e un server, accedendo al traffico sicuro tra i due.

La distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) è un approccio innovativo per proteggere la crittografia e l'autenticazione sfruttando un fenomeno quantistico chiamato "entanglement". La QKD facilita la trasmissione di chiavi crittografiche simmetriche segrete che rimangono sicure anche contro i tentativi di intercettazione potenziati dall'informatica quantistica. Un fenomeno quantistico noto come "entanglement". Il QKD consente lo scambio sicuro di chiavi crittografiche simmetriche, rendendole resistenti ai tentativi di intercettazione, anche quelli che utilizzano l'informatica quantistica.

Con la rapida evoluzione dell'ecosistema per il QKD, l'informatica quantistica e la misurazione quantistica, si renderà urgente la necessità di standard internazionali che delineino le condizioni per le reti quantistiche. L'UIT ha iniziato ad affrontare le rigorose esigenze delle future reti quantistiche con un nuovo standard, "ITU Y.3800 - Overview on networks supporting quantum key distribution", che delinea i quadri concettuali di base delle reti QKD. Questo standard è il primo di una serie di norme ITU incentrate sugli aspetti di rete e sicurezza delle tecnologie informatiche quantistiche.

Principi della sovrapposizione quantistica e dell'entanglement

Particelle come i fotoni o gli elettroni hanno proprietà come la posizione, lo spin, la polarizzazione e la quantità di moto, descritte da una "funzione d'onda". Nella meccanica quantistica, una particella può esistere in più stati contemporaneamente (sovrapposizione) finché non viene osservata, facendo collassare la funzione d'onda in un unico stato. Una particella non osservata potrebbe avere una probabilità di 50% di trovarsi in uno dei due stati, ma una volta misurata, rimane in quello stato.

Le particelle diventano "entangled" quando i loro stati quantistici si collegano. Ad esempio, se si creano due particelle entangled con uno spin totale pari a zero e si misura che una di esse ruota in senso orario, l'altra ruoterà sempre in senso antiorario, indipendentemente dalla distanza che le separa. L'entanglement garantisce comunicazioni sicure e supporta l'informatica quantistica o le reti di misura.

Distribuzione di chiavi quantistiche (QKD)

La distribuzione di chiavi quantistiche (QKD) genera e distribuisce chiavi crittografiche simmetriche utilizzando le proprietà quantistiche dei fotoni. Integra le funzioni di sicurezza esistenti nelle reti di comunicazione. Le chiavi QKD possono essere utilizzate per One Time Pad (OTP), Hash Based Message Authentication Mode (HMAC) e Advanced Encryption Standard (AES).

Il QKD utilizza il protocollo BB84 con misurazioni di singoli fotoni o il protocollo E91 con coppie di fotoni entangled per creare una chiave sicura. I risultati statistici mostrano se il fotone è stato intercettato. L'introduzione della QKD nelle reti attuali richiede modifiche all'infrastruttura e ai protocolli crittografici, a causa della necessità di collegamenti punto-punto e di canali quantistici a bassissima perdita.

I componenti fondamentali di un sistema di comunicazione Quantum Key Distribution (QKD) comprendono il trasmettitore e il ricevitore (moduli QKD) e un collegamento QKD che li collega, costituito da un Canale Classico e da un Canale Quantico. Il Canale Classico facilita lo scambio di dati tra i moduli QKD, mentre il Canale Quantico trasmette segnali quantistici, come fotoni singoli o entangled, da cui derivano le chiavi crittografiche.

 

I sistemi di distribuzione di chiavi quantistiche (QKD) si basano sulla trasmissione precisa di singoli fotoni o di coppie di fotoni entangled per garantire una comunicazione sicura. I connettori ottici a bassa perdita sono fondamentali per questi sistemi, poiché anche piccole perdite possono degradare i segnali quantistici, riducendo la distanza di trasmissione e l'affidabilità. I connettori ad alte prestazioni riducono al minimo la perdita di inserzione e mantengono l'integrità del segnale, garantendo l'efficacia dei protocolli QKD, dove ogni fotone conta per ottenere uno scambio di chiavi sicuro.

Connettori di grado Quantum di SENKO
I connettori Quantum Grade di SENKO sono progettati specificamente per supportare le reti QKD, offrendo una perdita di inserzione bassissima e un allineamento di alta precisione, che garantisce una degradazione minima del segnale. Questi connettori sono ottimizzati per i severi requisiti della comunicazione quantistica, fornendo prestazioni robuste e affidabili per mantenere l'integrità dei segnali quantistici su lunghe distanze. Connettori di grado quantistico SENKO: Colmare il divario, unire il mondo quantistico a quello reale.