A Universidade de Vigo (UVigo) é unha das entidades que está a participar no estudo de viabilidade de Caramuel, a primeira misión satelital global en órbita xeoestacionaria destinada á distribución cuántica de claves, unha das principais tecnoloxías que definirán as comunicacións seguras do futuro. Financiado pola Axencia Espacial Europea (ESA) e liderado pola empresa Hispasat, este estudo reúne a participación de múltiples empresas e organismos de relevancia internacional co obxectivo de desenvolver unha carga útil que sitúe a España á vangarda das comunicacións espaciais seguras. “A intención é lanzar un satélite comercial xeoestacionario para comunicacións cuánticas, algo que, se todo sae ben, podería producirse en 2025”, explica o profesor e investigador de atlanTTic, Marcos Curty, responsable deste proxecto na UVigo.
Garantir a seguridade das comunicacións
A aparición dos computadores cuánticos achega unha potencia computacional moito maior que a dos computadores tradicionais para determinados problemas, entre eles, a descomposición en factores primos nos que está baseada a seguridade da actual criptografía non simétrica. Isto supoñerá un cambio de paradigma nas comunicacións seguras, xa que atacantes con ordenadores cuánticos poderán descifrar as encriptacións actuais en cuestión de segundos. Por iso, é fundamental o desenvolvemento dun sistema que permita enviar información coas garantías necesarias nas contornas de comunicacións gobernamentais (civís e militares), xestión de infraestruturas críticas e aplicacións e servizos de interese económico, ambiental ou tecnolóxico, así como grandes corporacións.
A distribución cuántica de claves mediante un sistema de comunicacións ópticas permite garantir con certeza a súa seguridade, xa que a integridade das claves establecidas verifícase de maneira continua grazas ás propiedades cuánticas dos fotóns. Na actualidade, a tecnoloxía comercial non permite usar conexións baseadas en fibra óptica para establecer comunicacións cuánticas de algo máis de 100 quilómetros de distancia sen empregar nodos confiables. En cambio, o uso do satélite para o envío de claves cuánticas permite cubrir calquera distancia, xa que a atenuación do sinal é menor no espazo libre. En concreto —e a diferenza doutras órbitas—, as coberturas xeoestacionarias, a 36.786 km de altura, permiten establecer estas comunicacións entre continentes enteiros cun só satélite, de maneira continua e sen necesidade de establecer seguimento do sinal.
“A criptografía clásica non pode garantir a seguridade das comunicacións, salvo que a capacidade computacional dun atacante estea limitada, e co desenvolvemento dos computadores cuánticos a seguridade das comunicacións actuais está seriamente amenazada”, explica Curty, ao tempo que insiste en que, pola contra, “as tecnoloxías cuánticas poden garantir a seguridade das comunicacións, independentemente da capacidade computacional do atacante”.
O papel da representación galega
A misión Caramuel conta con diferentes fases. Na actualidade atópase na fase A e nela a UVigo participa liderando o paquete de traballo relacionado coa avaliación de protocolos. Tal e como explica Curty, o principal mérito das comunicacións cuánticas é que se pode demostrar que son seguras. Para establecer unha clave criptográfica pódense empregar diferentes protocolos cuánticos, unha especie de lista de instrucións sobre o que se debe facer, desde que sinais cuánticas hai que transmitir e que tipo de medidas deben realizarse no receptor ata como teñen que procesarse os datos obtidos.
“O obxectivo final é destilar unha clave secreta, unha serie de números –ceros e uns- totalmente aleatorios que son iguais entre o emisor e o receptor, garantindo a súa seguridade, é dicir, que ningún posible atacante poida ter acceso á información”, salienta Curty, quen recalca o feito de que ter unha clave secreta simétrica é fundamental para poder transmitir a información de maneira segura. “Na UVigo o que fixemos foi avaliar todos os protocolos existentes e seleccionar aquel que se considera máis adecuado para este tipo de misión, é dicir, aquel que permite establecer claves desde un satélite xeoestacionario, algo que a maioría non permitiría debido as perdas ópticas neste tipo de enlace”.
A maiores fíxose tamén unha estimación da taxa de xeración de claves secretas que se poderían chegar a alcanzar, isto é, cantos bits de claves secretas por segundo sería posible lograr cun satélite xeoestacionario, en función dos parámetros de seguridade que se queiran conseguir. “Por outra banda, tamén damos consellos sobre á implementación dos protocolos relativos ao hardware, é dicir, sobre como se poderían implementar estes protocolos de manera máis eficiente”, salienta o investigador da Escola de Enxeñaría de Telecomunicación.
Un equipo internacional
Ademais de liderar o paquete de traballo de Avaliación de Protocolos, a UVigo participa tamén no comité asesor (Advisory Committee) desta misión, encargado de supervisar o conxunto de tarefas que se fixeron e que se están facer. “Somos responsables de revisar a tecnoloxía dos protocolos cuánticos seleccionados, algo moi vinculado ás tarefas do grupo de traballo que nós lideramos, de revisar a arquitectura global do sistema –como se vai facer para establecer as claves entre os diferentes puntos- e de avaliar a seguridade de extremo a extremo”.
Neste estudo de viabilidade participan xunto a Hispasat empresas como Alter, Banco Santander, BBVA, Cellnex, Das Photonics, GMV, Indra, Oesia, Quside, Sener, Telefónica e Thales Alenia Space España; e instituciones e universidades coma, a propia UVigo, o Centro Criptolóxico Nacional (CCN), o Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC), o Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), o Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), o Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) e a Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
Podes ler a noticia do DUVI na seguinte ligazón.
