El proyecto, coordinado por Hispasat, cuenta con la participación de múltiples empresas e instituciones y situará a España en la vanguardia de las comunicaciones espaciales seguras
La Universidade de Vigo es una de las entidades que está participando en el estudio de viabilidad de Caramuel, la primera misión satelital global en órbita geoestacionaria destinada a la distribución cuántica de claves, una de las principales tecnologías que definirán las comunicaciones seguras del futuro. Financiado por la Agencia Espacial Europea (ESA) y liderado por la empresa Hispasat, este estudio reúne la participación de múltiples empresas y organismos de relevancia internacional con objetivo de desarrollar una carga útil que sitúe a España a la vanguardia de las comunicaciones espaciales seguras. “La intención es lanzar un satélite comercial geoestacionario para comunicaciones cuánticas, algo que, si todo sale bien, podría producirse en 2025”, explica el profesor e investigador de atlanTTic, Marcos Curty, responsable de este proyecto en la Universidade de Vigo.
Solo las tecnologías cuánticas podrán garantizar la seguridad de las comunicaciones
La aparición de los ordenadores cuánticos trae consigo una potencia computacional mucho mayor que la de los ordenadores tradicionales para determinados problemas, entre ellos, la descomposición en factores primos en los que está basada la seguridad de la actual criptografía no simétrica. Esto supondrá un cambio de paradigma en las comunicaciones seguras, ya que atacantes con ordenadores cuánticos podrán descifrar las encriptaciones actuales en cuestión de segundos. Por esto, es fundamental el desarrollo de un sistema que permita enviar información con las garantías necesarias en el marco de las comunicaciones gubernamentales (civiles y militares), gestión de infraestructuras críticas y aplicaciones y servicios de interés económico, ambiental o tecnológico, así como grandes corporaciones.
La distribución cuántica de claves mediante un sistema de comunicaciones ópticas permite garantizar con certeza su seguridad, ya que la integridad de las claves establecidas se verifica de manera continua gracias a las propiedades cuánticas de los fotones. En la actualidad, la tecnología comercial no permite usar conexiones basadas en fibra óptica para establecer comunicaciones cuánticas algo más de 100 kilómetros de distancia sin emplear nodos confiables. En cambio, el uso del satélite para el envío de claves cuánticas permite cubrir cualquier distancia, ya que la atenuación de la señal es menor en el espacio exterior. En concreto – y a diferencia de otras órbitas -, las coberturas geoestacionarias, a 36.786 km de altura, permiten establecer estas comunicaciones entre continentes enteros con solo un satélite, de manera continua y sin necesidad de establecer seguimiento de la señal.
“La criptografía clásica no puede garantizar la seguridad de las comunicaciones, salvo que la capacidad computacional de un atacante esté limitada, y con el desarrollo de los computadores cuánticos la seguridad de las comunicaciones actuales está seriamente amenazada”, explica Curty, al tiempo que insiste en que, por el contrario, “las tecnologías cuánticas pueden garantizar la seguridad de las comunicaciones, independientemente de la capacidad computacional del atacante.
La UVigo se encargó de evaluar los diferentes protocolos cuánticos…
La misión Caramuel cuenta con diferentes fases. En la actualidad se encuentra en fase A y en ella la Universidade de Vigo participa liderando el paquete de trabajo relacionada con la evaluación de protocolos. Tal y como explica Curty, el principal mérito de las comunicaciones cuánticas es que se puede demostrar que son seguras. Para establecer una clave criptográfica se pueden emplear diferentes protocolos cuánticos, una especie de lista de instrucciones sobre lo que deben hacer, desde qué señales cuánticas hay que transmitir y qué tipo de medidas deben realizarse en el receptor hasta cómo tienen que procesarse los datos obtenidos. “El objetivo final es destilar una clave secreta, una serie de números –ceros y unos- totalmente aleatorios que son iguales entre el emisor y el receptor, garantizando su seguridad, es decir, que ningún posible atacante pueda tener acceso a la información”, destaca Curty, quien recalca el hecho de que tener una clave secreta simétrica es fundamental para poder transmitir la información de manera segura. “En la UVigo lo que hicimos fue evaluar todos los protocolos existentes y seleccionar aquel que se considera más adecuado para este tipo de misión, es decid, aquel que permite establecer claves desde un satélite geoestacionario, algo que la mayoría no permitiría debido a las pérdidas ópticas en este tipo de enlace”.
A mayores se hizo también una estimación de la tasa de generación de claves secretas que se podría llegar a alcanzar, esto es, cuantos bits de claves secretas por segundo sería posible lograr con un satélite geoestacionario, en función de los parámetros de seguridad que se quieran conseguir. “Por otra parte, también damos consejos sobre la implementación de los protocolos relativos al hardware, es decir, sobre cómo se podrían implementar estos protocolos de manera más eficiente”, destaca el investigador de la Escuela de Ingeniería de Telecomunicación.
… y participa también en el comité asesor de la misión
Además de liderar el paquete de trabajo de Evaluación de Protocolos, la Universidade de Vigo participa también en el comité asesor (Advisory Committee) de esta misión, encargada de supervisar el conjunto de tareas que se han hecho y que se están haciendo actualmente. “Somos responsables de revisar la tecnología de los protocolos cuánticos seleccionados, algo muy vinculado a las tareas del grupo de trabajo que lideramos, de revisar la arquitectura global del sistema –cómo se va a hacer para establecer las claves entre los diferentes puntos- y la de evaluar la seguridad de extremo a extremo”.
Acercamiento español al espacio europeo seguro
La Comisión Europea anunció en julio de 2019 su manifestación a favor de la European Quantum Communications Infrastructure (EuroQCI), que desplegará en los próximos años los primeros nodos de comunicaciones cuánticas en diversos países de la Unión. Estos nodos, de alcance metropolitano, estarán conectados entre sí vía satélite para garantizar su resiliencia. Para eso, el sistema de comunicaciones seguras por satélite promovido por la Comisión –en cuyo estudio preliminar participó Hispasat- incluirá entre sus misiones estas conexiones satélite EuroQCI. Caramuel permitirá a España configurar su principal contribución a estas iniciativas europeas en el ámbito espacial.
“Ya en el año 2020 la Comisión encargó un primer estudio sobe el diseño de la arquitectura de la futura EuroQCI a un grupo de expertos de diferentes empresas e instituciones y, dese 2021 y 2020, se realizó un segundo estudio más detallado de esta arquitectura. En la Universidade de Vigo participamos en ambos estudios liderando las tareas relacionadas con la seguridad de las comunicaciones cuánticas”, recalca Curty.
Integrantes de la misión Caramuel
En este estudio de viabilidad participan junto a Hispasat empresas como Alter, Banco Santander, BBVA, Cellnex, Das Photonics, GMV, Indra, Oesia, Quside, Sener, Telefónica y Thales Alenia Space España; y las instituciones y universidades como: la propia Universidade de Vigo, el Centro Criptológico Nacional (CCN), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y la Universidade de Vigo.
Fuente: DUVI
