A atual criptografia de dados da Internet depende de algoritmos matemáticos vulneráveis à computação quântica, mas um novo método baseado na criptografia quântica utiliza partículas de luz para codificação inviolável e pode ser estendido globalmente com satélites. Uma rede híbrida também pode combinar ambos os tipos de criptografia, utilizando métodos quânticos apenas para dados particularmente sensíveis.
A criptografia quântica permite comunicação segura em grandes distâncias.
Como podemos garantir que os dados enviados pela Internet só sejam acessíveis ao destinatário pretendido? Atualmente, nossos dados são protegidos por métodos de criptografia baseados na premissa de que fatorar grandes números é uma tarefa complexa. No entanto, como
” dados-gt-translate-attributes=”[{[“atributo”:”data-cmtooltip”, “formatar”:”HTML”]” tabindex=”0″ role=”link”>computação quântica avanços, essas técnicas de criptografia podem se tornar vulneráveis e potencialmente ineficazes no futuro.
Criptografia por meio de leis físicas
Tobias Vogl, professor de Engenharia de Sistemas de Comunicação Quântica, está trabalhando em um processo de criptografia que se baseia em princípios da física. “A segurança será baseada na codificação da informação em partículas de luz individuais e depois na transmissão. As leis da física não permitem que esta informação seja extraída ou copiada. Quando a informação é interceptada, as partículas de luz alteram suas características. Como podemos medir essas mudanças de estado, qualquer tentativa de interceptação dos dados transmitidos será reconhecida imediatamente, independentemente dos futuros avanços tecnológicos”, afirma Tobias Vogl.
O grande desafio da chamada criptografia quântica está na transmissão de dados a longas distâncias. Nas comunicações clássicas, a informação é codificada em muitas partículas de luz e transmitida através de fibras ópticas. No entanto, as informações em uma única partícula não podem ser copiadas. Como resultado, o sinal de luz não pode ser amplificado repetidamente, como acontece com as atuais transmissões de fibra óptica. Isto limita a distância de transmissão da informação a algumas centenas de quilómetros.
Para enviar informações para outras cidades ou continentes, será utilizada a estrutura da atmosfera. Em altitudes superiores a cerca de 10 quilómetros, a atmosfera é tão fina que a luz não é espalhada nem absorvida. Isto tornará possível a utilização de satélites para estender as comunicações quânticas a distâncias mais longas.
Satélites para comunicações quânticas
Como parte da missão QUICK³, Tobias Vogl e a sua equipa estão a desenvolver um sistema completo, incluindo todos os componentes necessários para construir um satélite para comunicações quânticas. Numa primeira etapa, a equipe testou cada um dos componentes do satélite. O próximo passo será testar todo o sistema no espaço.
Os pesquisadores irão investigar se a tecnologia pode suportar as condições do espaço sideral e como os componentes individuais do sistema interagem. O lançamento do satélite está previsto para 2025. No entanto, para criar uma rede abrangente para comunicações quânticas, serão necessárias centenas ou talvez milhares de satélites.
Rede híbrida para criptografia
O conceito não exige necessariamente que toda a informação seja transmitida através deste método, que é altamente complexo e dispendioso. É concebível que uma rede híbrida possa ser implementada na qual os dados possam ser criptografados física ou matematicamente. Antonia Wachter-Zeh, professora de Codificação e Criptografia, está trabalhando para desenvolver algoritmos suficientemente complexos que nem mesmo computadores quânticos possam resolvê-los.
No futuro, ainda será suficiente criptografar a maior parte das informações usando algoritmos matemáticos. A criptografia quântica será uma opção apenas para documentos que requeiram proteção especial, por exemplo nas comunicações entre bancos.
Referência: “QUICK3 – Projeto de uma fonte de luz quântica baseada em satélite para comunicação quântica e testes de teoria física estendida no espaço” por Najme Ahmadi, Sven Schwertfeger, Philipp Werner, Lukas Wiese, Joseph Lester, Elisa Da Ros, Josefine Krause, Sebastian Ritter , Mostafa Abasifard, Chanaprom Cholsuk, Ria G. Krämer, Simone Atzeni, Mustafa Gündoğan, Subash Sachidananda, Daniel Pardo, Stefan Nolte, Alexander Lohrmann, Alexander Ling, Julian Bartholomäus, Giacomo Corrielli, Markus Krutzik e Tobias Vogl, 21 de janeiro de 2024, Tecnologias Quânticas Avançadas.
DOI: 10.1002/qute.202300343