El artículo, firmado por Margarida Pereira y Marcos Curty, fue publicado en ‘Science Advances’
Después de más de 20 años de trabajo teórico, que abarca desde el diseño de nuevos protocolos, hasta el análisis de su seguridad, en el campo de la criptografía cuántica, el docente e investigador de la Universidad de Vigo Marcos Curty, junto a la estudiante de doctorado de su grupo Margarita Pereira, acaba de publicar en Science Advances el artículo titulado Quantum key distribution with correlated sources en el que introduce una técnica general para poder demostrar la seguridad de la criptografía cuántica en presencia de cualquier tipo de imperfección de los dispositivos que integran el sistema. “Asimismo, demostramos por primera vez la seguridad de estos sistemas en presencia de correlaciones arbitrarias entre las señales emitidas. Esto nos permite demostrar la seguridad de la criptografía cuántica a altas velocidades de transmisión, lo que es fundamental para muchas aplicaciones. En resumen, conseguimos demostrar la seguridad de sistemas reales e incrementar de manera significativa sus prestaciones”, explica Curty.
La investigación, desarrollada a partir de una estancia de Margarita Pereira en el grupo del profesor Kiyoshi Tamaki de la Universidad de Toyama (Japón), con el que Curty colabora desde hace más de una década, y en el que también participaron investigadores de las empresas niponas NTT y Mitsubishi, introduce una destacada novedad en las técnicas empleadas hasta ahora para demostrar la seguridad de los sistemas de criptografía cuántica reales. “Frente a las prestaciones limitadas y que no tienen en cuenta todas las imperfecciones presentes en el sistema de estas técnicas, nuestro trabajo introduce por primera vez una técnica que permite considerar todas las imperfecciones de un sistema real para evaluar su seguridad, además de ofrecer prestaciones significativamente mejores que las técnicas previas”, detalla el investigador de atlanTTic, que ponen como ejemplo la garantía de seguridad de los sistemas de criptografía cuántica a alta velocidad.
Una tecnología que permite comunicaciones plenamente seguras
Frente a la criptografía convencional, de clave pública, empleada actualmente en internet para proteger la información y que únicamente puede hacer frente a un contrincante con recursos computacionales limitados, la criptografía cuántica garantiza comunicaciones seguras con independencia de los recursos computacionales de un atacante. La seguridad cuántica se puede mostrar matemáticamente en una situación ideal en la que todos los dispositivos que forman el sistema se comporten exactamente como deberían. No obstante, en una implementación real todo dispositivo es ruidoso y su comportamiento se desvía ligeramente del comportamiento ideal, por ejemplo, cuando se incrementa la velocidad de estos sistemas y se envían pulsos ópticos de mayor frecuencia, para poder transmitir más información en menos tiempo, se crean correlaciones entre las señales transmitidas que pueden comprometer la seguridad del sistema.
“Actualmente la seguridad de la criptografía cuántica solo puede ser garantizada frente a ciertas imperfecciones de los dispositivos y para velocidades de transmisión moderadas y nosotros en nuestro estudio introducimos una técnica general para poder demostrar la seguridad de la criptografía cuántica en presencia de cualquier tipo de imperfección en los dispositivos, además de demostrar, por vez primera, la seguridad de estos sistemas en presencia de correlaciones arbitrarias entre las señales emitidas”, detalla Curty, que recuerda que empresas multinacionales de comunicaciones ya tienen prototipos de sistemas de criptografía cuántica y que incluso ya hay algunos dispositivos comerciales. Asimismo, en los últimos años, ya se están instalando redes de criptografía cuántica en Norteamérica, Asia y Europa, donde actualmente hay pequeñas redes metropolitanas y está previsto el desarrollo de una red continental entre 2021 y 2030, con el objetivo de proteger comunicaciones gubernamentales, infraestructuras críticas y comunicaciones entre empresas.
Dos décadas de trabajo en el campo de la criptografría cuántica
El artículo que Curty viene de publicar junto a Margarita Pereira en Science Advances es el último de una carrera de más de 20 años de trabajo en criptografía cuántica, en el campo teórico, “aunque tenemos numerosas colaboraciones con grupos experimentales internacionales”, explica el investigador, que detalla que su actividad abarca desde el diseño de nuevos protocolos hasta el análisis de su seguridad. “Nuestros intereses incluyen también evaluar la seguridad de las implementaciones reales de estos sistemas, que es la línea en la que se enmarca este trabajo”, cuya publicación en Science Advances considera Curty que le da mucha visibilidad a sus resultados, ya que se trata de una de las publicaciones de carácter multidisciplinar más importantes “y no es sencillo que acepten trabajos exclusivamente teóricos, lo que reafirma la importancia de nuestros resultados”, explica.
