A Universidade de Vigo, na vangarda da criptografía cuántica

A revista científica Nature Photonics —referente na investigación de fotónica, optoelectrónica, ciencia do láser, imaxes e comunicacións ópticas— publica no seu número de decembro un novo artigo no que participa o investigador de AtlantTIC e profesor da Universidad de Vigo, Marcos Curty, titulado 'Discrete and continuous variables for measurement-device-independent quantum cryptography', centrado en demostrar a viabilidade da criptografía cuántica en áreas metropolitanas, non exclusivamente para transmisións a longa distancia. 

O obxectivo da investigación é demostrar a viabilidade dos sistemas de criptografía cuántica para lograr altas taxas de transmisión plenamente seguras en redes metropolitanas. Os investigadores probaron que o seu sistema pode ofrecer prestacións similares aos sistemas convencionais tamén en comunicacións a curta distancia, e non unicamente en longas distancias. Con este estudo, amosaron á comunidade científica que é posible lograr comunicacións absolutamente seguras con taxas de transmisión próximas ao límite teórico imposto pola mecánica cuántica, tanto a curta como longa distancia, incluso cando os detectores do sistema están corrompidos.

Na actualidade, estanse tendendo redes de criptografía cuántica en diversos países como Estados Unidos, China, Suíza ou Xapón, e agárdase que o sistema desenvolvido por este equipo internacional xogue un papel esencial a curto prazo; de feito, foi implementado recentemente nunha rede metropolitana na área de Shanghai.

Dende hai varios anos, o investigador da UVigo traballa en criptografía cuántica, unha área de coñecemento enfocada a garantir a transmisión de datos ou información dun xeito completamente seguro. Tal e como o propio Curty indica, “a criptografía cuántica permítenos ter comunicacións totalmente seguras”, xa que son sistemas "que non se poden romper” afirma en declaración recollidas no Diario da Universidade de Vigo. Por iso, no mundo actual, no que o intercambio de información sensible a través de Internet crece a diario, institucións, empresas e gobernos traballan para crear redes seguras baseadas neste tipo de protocolos.

Grazas ao seu traballo en colaboración con outros grupos internacionais en institucións de referencia como o Massachusetts Institute of Technology, o Oak Ridge National Laboratory, as universidade de Toronto, Osaka e Xenebra e empresas de telecomunicacións como NTT ou Toshiba, entre outros, Curty incluíu os seus estudos sobre criptografía cuántica en publicacións como Nature Photonics.

Vantaxes da criptografía cuántica

Os métodos actuais de criptografía non son totalmente seguros. A súa seguridade depende en xeral dos recursos computacionais que destinen as persoas que queiran rompelos e as capacidades e sistemas que existen na actualidade os converten xa en vulnerables. A criptografía cuántica soluciona esa problemática, achegando solucións absolutamente seguras e fiables para a transmisión de información. O investigadores saben que é completamente segura porque se basea nos principios teóricos da mecánica cuántica. 

Sen embargo, unha cousa é a teoría e outra é a práctica. Así, segundo informa o DUVI, en 2010 investigadores da Universidade de Waterloo demostraron a dificultade de lograr que as implementacións experimentais de criptografía cuántica cumpran os requisitos impostos pola teoría para lograr seguridade absoluta. En concreto, nun traballo tamén publicado en Nature Photonics, estes investigadores probaron que dentro dos sistemas de encriptado cuánticos existe un elemento vulnerable: os detectores ópticos. Estes dispositivos son facilmente manipulables dende o exterior con iluminación adecuada, facendo que o sistema de encriptado sexa inseguro. A partir dese momento, a hipótese de partida nas investigacións de Curty, en colaboración cun equipo da Universidade de Toronto, centrouse en demostrar a seguridade da criptografía cuántica cando o dispositivo de medida do sistema que inclúe os detectores está corrompido. Así, comezaron a traballar na idea de que tanto o transmisor como o receptor actuasen como transmisores, de tal maneira que ambos enviasen sinais luminosas a un terceiro elemento externo, que contén todos os detectores, e que non é necesario protexer porque, como explica Curty “se pode demostrar que a mecánica cuántica permite determinar se un atacante trata de acceder ao mesmo”.

Como resultado, tense un sistema plenamente seguro independentemente do funcionamento dos detectores. É máis, estes poderían ser proporcionados directamente polo atacante e o sistema seguiría sendo seguro. Esta investigación tivo gran repercusión internacional no seu momento e publicáronse reportaxes en Science News, Physics World ou nos Physics highlight of the year da Sociedade Americana de Física. Do mesmo xeito, varios grupos experimentais e empresas internacionais xa confirmaron experimentalmente a viabilidade da propuesta. 

Froito destas recentes investigacións, Nature Photonics publicou o novo artigo no que participa Curty, en colaboración con investigadores do Massachusetts Institute of Technology, do Oak Ridge National Laboratory e da Universidade de Toronto, onde se continúan as investigacións iniciadas hai tres anos. Se ben é certo, non é a primeira vez que Curty publica as súas investigacións nesta prestixiosa revista, que xa en 2014 incluíu outro dos seus artigos en colaboración co investigador nipón Kiyoshi Tamaki e co canadense Hoi-Kwong Lo.