El projecte ‘Criptografia Quàntica en Comunicacions Crítiques’ desenvoluparà i validarà un sistema de distribució quàntica de claus criptogràfiques que s’implementarà en forma de prova pilot en un enllaç punt a punt entre l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), a Castelldefels, i el Centre de Telecomunicacions i Tecnologies de la Informació (CTTI), a l’Hospitalet del Llobregat.

El projecte s’inscriu en el Programa de Recerca i Innovació en Tecnologies Digitals Avançades que impulsa la Generalitat de Catalunya a través del Departament de Polítiques Digitals i Administració Pública, i està coordinat per  l’ICFO en col·laboració amb l’empresa Cellnex, gestora de la xarxa oberta de Catalunya, i de la Fundació i2CAT, proveïdora de part del software necessari per dur-lo a terme.

L’objectiu principal del pilot és executar una prova de camp per a la implementació d’un sistema de comunicació segur, punt a punt, que inclogui tecnologia de comunicacions quàntiques utilitzant el mètode de comunicació segura denominat “Quantum Key Distribution” (QKD). Aquesta prova implica la materialització de conceptes en implementacions tangibles per a la indústria i la ciutadania en general, mentre busca validar els veritables avantatges d’aquesta tecnologia respecte als sistemes actuals gràcies a la seva fàcil integrabilitat, el seu cost i, sobre tot, el seu important potencial de mercat.

El projecte forma part del conjunt d’iniciatives que s’implementaran per al desenvolupament de la futura infraestructura paneuropea de comunicacions quàntiques EuroQCI. L’EuroQCI és una iniciativa de la Comissió Europea que proveirà Europa d’una xarxa de comunicacions quàntiques i que es desplegarà al llarg dels propers 10 anys.

Aquesta futura infraestructura, certificada punt a punt, permetrà la transmissió i emmagatzematge de dades i informació de manera completament segura, a través de connexions entre els diferents actius clau en el territori de la Unió Europea, mitjançant enllaços terrestres i via satèl·lit.

EuroQCI buscarà demostrar diferents casos d’ús on aquesta iniciativa és un primer pas per a, en un futur, tenir un rol rellevant en àrees com la ciberseguretat per a centres de dades, la comunicació entre satèl·lits i la Terra, la protecció de xarxes de distribució elèctrica i la comunicació governamental.

Per al conseller de Polítiques Digitals, Jordi Puigneró, “l’impuls de les tecnologies quàntiques es una prioritat per al Govern i especialment en el camp de la  criptografia quàntica en les comunicacions, que ens permetrà millorar la seguretat i privacitat de les nostres xarxes de comunicacions a la vegada que generem una nova indústria basada en tecnologia puntera i coneixement”.

Per la seva banda, el professor Lluis Torner, director de l’ICFO,  assegura que “les tecnologies de la informació que sortiran de la segona revolució quàntica que ja s’ha iniciat i de la qual EuroQCI n’és només un exemple, crearan oportunitats immenses a l’era post COVID-19. Catalunya té grans actius per crear empreses i llocs de treball en aquest àmbit i els hem d’aprofitar”.

Finalment, el director global de Negoci i Innovació de Cellnex, Óscar Pallarols, destaca “el paper que una xarxa resilient d’infraestructures de telecomunicacions ha de jugar en el desplegament de les condicions necessàries per fer possible un ecosistema favorable a unes comunicacions segures basades en protocols quàntics”. 

Sobre l’encriptació quàntica

Internet ha suposat un canvi radical en la manera de fer i interaccionar en el nostre dia a dia: cada minut s'envien milions de missatges arreu del món, connectant-nos a l'instant de manera global. Els mòbils s'han convertit en una extensió de les nostres mans, facilitant-nos molt la manera com ens relacionem amb el nostre entorn, però tot i que els fem servir per fer tot tipus d'operacions, sovint no ens aturem a pensar que les nostres transaccions bancàries, els nostres correus electrònics, les nostres dades privades o fins i tot les nostres fotografies poden ser vulnerades.

Per tal d’evitar el hackeig d'informació i mantenir la xarxa segura, els sistemes d'encriptació actuals es basen en operacions matemàtiques conceptualment molt simples, però extremadament difícils de resoldre a la pràctica: amb els  algoritmes coneguts i que s’utilitzen en l’actualitat, caldrien ordinadors de capacitats totalment inabastables per desxifrar-los.

Tot i això, al llarg de la història s’ha vist que els codis secrets s’han desxifrat molt abans que els afectats se n’adonessin. A més, els avenços computacionals i algorítmics que tindran lloc durant els propers anys  faran més senzilla la tasca de desxifrar, i per tant, poden arribar a comprometre la seguretat, les xarxes de comunicacions, les infraestructures crítiques i les dades sensibles/personals, de salut, financeres, de seguretat o defensa, entre d’altres.

Tenint en compte aquesta vulnerabilitat, les tecnologies quàntiques proporcionen sistemes d’encriptació, basats en les lleis fonamentals de la física quàntica i en operacions computacionals clàssiques, i esdevenen així més segures davant de noves tècniques computacionals. Les claus criptogràfiques quàntiques presenten, a més, dos avantatges clau: són compatibles amb les tecnologies actuals, integrant-se fàcilment als sistemes com un “add-on”, i romanen segures a llarg termini.