Gli ingegneri di QuTech (una collaborazione tra TU Delft e TNO) possono fornire una comunicazione inattaccabile che sta ridimensionando i costi per molti utenti utilizzando la distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) indipendente dal dispositivo di misurazione (MDI). Una caratteristica collaterale degna di nota è che, per gentile concessione di Cisco, Internet convenzionale opera in parallelo, sulla stessa fibra ottica dal provider di telecomunicazioni olandese KPN. MDI-QKD è un passo importante verso un Internet quantistico accessibile.

Attualmente la comunicazione sicura si basa sul fatto che la violazione della crittografia è lenta utilizzando i computer convenzionali. Ciò include la comunicazione tra datacenter, comunicazione intergovernativa, o infrastrutture critiche come banche, energia e aeroporti. Alcune linee di comunicazione richiedono la segretezza per legge o da parte dell'utente. Qualsiasi utente malintenzionato potrebbe registrare questi messaggi e poi decrittografarli in un secondo momento. Sfortunatamente, i computer stanno diventando più veloci, ancora di più con l'imminente introduzione dei computer quantistici.

Massima difesa contro le intercettazioni

Joshua Slater, capogruppo del progetto MDI-QKD:"Importanti metodi crittografici convenzionali si basano su, Per esempio, una chiave pubblica e una privata. Queste due chiavi sono essenzialmente due grandi numeri che si appartengono. La loro sicurezza si basa sul fatto che la chiave privata è difficile e lenta da calcolare conoscendo solo la chiave pubblica. Sfortunatamente, con l'introduzione di computer molto potenti (come i computer quantistici), calcolare la chiave privata diventa banalmente facile e quindi la crittografia può diventare insicura."

Una soluzione per l'intercettazione, ora e in futuro, è l'uso della distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD). Nella comunicazione quantistica, intercettare un messaggio disturba la trasmissione della chiave quantistica. Slater:"Se i segnali quantistici sono disturbati, gli utenti sanno di non utilizzare la chiave generata per la loro linea di comunicazione sicura. Una volta che la chiave quantistica è stata condivisa con successo con il destinatario previsto, il resto della comunicazione sicura beneficia della "segretezza diretta":la garanzia che la distribuzione delle chiavi non può essere decifrata né ora né in futuro."

"Sfortunatamente, gli attuali sistemi QKD disponibili in commercio sono difficili da scalare in una rete, " Slater ha spiegato. "Per risolvere tutti questi problemi, abbiamo costruito un sistema QKD indipendente dal dispositivo di misurazione (MDI), in cui più utenti possono essere collegati tramite un nodo centrale che opera come un tipico centralino telefonico. È importante sottolineare che non è necessario fidarsi del nodo centrale. L'intero sistema è progettato in modo tale che gli attacchi di hacking contro il nodo centrale non possano violare la sicurezza del protocollo".

Reti quantistiche scalabili

Slater:"Un grande vantaggio del nostro sistema rispetto ad altri sistemi QKD è la sua scalabilità per molti utenti. Il nostro MDI-QKD può essere utilizzato in una rete fisica di tipo a stella. I ricercatori di QuTech hanno già eseguito in precedenza la prima dimostrazione di prova di principio di MDI-QKD, la prima dimostrazione sulle fibre dispiegate, e la prima dimostrazione utilizzando l'economicità, hardware di serie".

"Un risultato significativo che stiamo dimostrando qui per la prima volta, è che i nostri segnali quantistici vengono trasmessi sulla stessa fibra del traffico Internet convenzionale, ", ha affermato Slater. "Utilizzando apparecchiature standard fornite e configurate da Cisco, abbiamo stabilito due reti Internet multiplexate tra le sedi sulle stesse fibre ottiche. L'esistenza di queste due reti non influisce sulle prestazioni del nostro sistema quantistico. Essenzialmente, abbiamo mostrato come i nostri sistemi possono coesistere, in parallelo"

"Si tratta di uno sviluppo importante per garantire la sicurezza del traffico Internet in futuro, " disse Babak Fouladi, Chief Digital and Technology Officer e membro dell'Executive Board di KPN. "Sono lieto che possiamo contribuire a rendere pratica questa intuizione utilizzando la rete dei Paesi Bassi. Soluzioni come MDI-QKD non dovrebbero solo proteggere gli utenti di oggi, ma anche rendere la comunicazione il più possibile a prova di futuro."

Dimostrazione a Delft–Rijswijk–L'Aia

L'attuale sistema è costituito da tre rack telco standard, ciascuno in una città diversa nei Paesi Bassi. Il primo 'utente' connesso alla configurazione demo ha il nome in codice Alice e risiede a Delft. Il secondo utente, chiamato Bob, si trova in un edificio KPN a L'Aia. Il nodo centrale, Charlie, si trova in mezzo. Ogni utente è connesso al nodo centrale tramite una fibra ottica standard. Per di più, gli utenti e il nodo centrale sono in grado di comunicare attraverso la normale Internet, o direttamente tramite la (stessa) fibra ottica, o indirettamente tramite qualsiasi connessione Internet.

Finalmente, l'implementazione di MDI-QKD rappresenta un passo importante verso una futura Internet quantistica. La rete è progettata per essere aggiornabile in futuro:utenti come Alice e Bob possono aggiornare le loro funzionalità (con ad esempio processori quantistici, ripetitori quantistici, entanglement quantistico, memoria quantistica, computer quantistici, qualunque cosa), mentre il nodo centrale e il resto della rete rimangono gli stessi. La rete è a prova di futuro e pronta per essere aggiornata per il futuro quantistico.

"Questo è un grande traguardo, e una base importante per l'implementazione di un'infrastruttura di rete quantistica nazionale nei Paesi Bassi. Questo è uno degli obiettivi principali dell'agenda nazionale olandese sulla tecnologia quantistica, che viene eseguito da Quantum Delta NL, " ha detto Jesse Robbers, direttore di Quantum Delta NL, che ha ricevuto 615 milioni di euro dal governo olandese nell'aprile di quest'anno.