KORUZA MOD-Q

Brezžična optična platforma za integracijo in terensko testiranje kvantne distribucije ključev.

Kaj MOD-Q je in kaj ni

MOD-Q je prilagodljiva brezžična optična platforma za integracijo in terensko testiranje oddajnikov, sprejemnikov in sistemov za upravljanje ključev QKD tretjih oseb, z izbirnim hitrim klasičnim prenosom podatkov, poravnavo, sledenjem in okoljskim nadzorom.

Ni certificiran izdelek QKD in tega tudi ne trdimo. Zagotavljamo optično pot in fizično plast. Kvantni vir, detekcija, izvedba protokola, varnostni dokaz in certificiranje prihajajo od partnerja za QKD. Trditev o komercialnem izdelku lahko sledi šele po izmerjenih rezultatih hitrosti tajnega ključa in kvantne bitne napake, varnostni analizi, okoljskem testiranju in integraciji s priznanim sistemom za upravljanje ključev.

Kaj je kvantna distribucija ključev

QKD uporablja lastnosti posameznih kvantnih stanj za vzpostavitev skupnega tajnega ključa med dvema stranema, in sicer tako, da poskus opazovanja kanala povzroči merljivo motnjo. V okviru svojega varnostnega modela to omogoča, da konca prisluškovanje zaznata, ne le da se mu upirata.

Brezžična optika ni konkurenčna kriptografska metoda. Je optični fizični kanal, ki prenaša kvantna stanja za generiranje ključev. Uporabniški podatki običajno ostanejo na klasični hitri povezavi in so šifrirani s simetrično kriptografijo, kot je AES, s ključi, ki jih dostavi sistem QKD. Sistem QKD potrebuje tudi overjen klasični kanal za presejanje, popravljanje napak in ojačanje zasebnosti.

Brezžični QKD je pomemben tam, kjer ustrezno optično vlakno ni na voljo, je počasno ali drago za namestitev, ter za začasne, mobilne, letalske, pomorske in satelitske povezave. Je manj zrel kot QKD po vlaknu, a strateško pomemben prav za te primere.

Kaj brezžična namestitev QKD dejansko potrebuje

Praktična namestitev je precej več kot laser, usmerjen med dvema lokacijama. Običajno zahteva:

  • Kvantni oddajnik in kvantni sprejemnik
  • Brezžično oddajno in sprejemno optiko
  • Usmerjanje, zajem in sledenje ali stabilno ročno poravnavo
  • Svetilnik in kamere ali senzorje za poravnavo
  • Ozko spektralno, prostorsko in časovno filtriranje za zatiranje ozadja
  • Optično pot, ki ohranja polarizacijo ali fazo, odvisno od protokola
  • Overjen klasični servisni kanal za destilacijo ključa
  • Sistem za upravljanje ključev in vmesnik do šifrirnikov, VPN ali omrežne opreme
  • Okoljski nadzor in nadzor povezave
  • Medpomnilnike shranjenih ključev in nadomestni mehanizem ob vremenskih izpadih

Kaj prispeva KORUZA

Modularni optični nosilec

Ponovljiva mehanska in optična platforma za namestitev kvantnih virov, detektorjev, filtrov, delilnikov žarka, teleskopov, sklopnikov vlaken in svetilniških kanalov.

Usmerjanje in poravnava

Groba in fina nastavitev, kamere za poravnavo, svetilniški kanal in sledilni moduli – posebej dragoceno pri terenskih preizkusih, vibracijah, premikajočih se platformah in daljših povezavah.

Vzporedni klasični kanal

Ista namestitev lahko nosi klasično pot FSO 1 ali 10 Gbit/s za šifriran uporabniški promet in servisni kanal QKD. Kvantni in klasični žarek lahko uporabljata ločeni odprtini ali skrbno izolirani valovni dolžini, odvisno od varnostnih in šumnih zahtev partnerja.

Hibridni most: optično vlakno in prosti prostor

KORUZA lahko premosti manjkajoč fizični odsek med dvema lokacijama, povezanima z vlaknom – povezavo dveh stavb čez cesto brez polaganja novega vlakna. To je najjasnejši kratkoročni mestni primer uporabe.

Razvojna in validacijska platforma

Različne protokole QKD, detektorje, valovne dolžine, filtre in metode usmerjanja je mogoče primerjati na isti mehanski platformi. Prav temu je namenjena arhitektura MOD.

Dokazi o vremenu in razpoložljivosti

Nadzor povezave beleži sprejeto moč, vidljivost, temperaturo, stanje poravnave in izpade – terenske dokaze, ki jih načrtovanje praktičnih namestitev FSO-QKD zdaj nima.

Predlagani moduli MOD-Q

Konfiguracija MOD-Q je sestavljena iz standardne platforme MOD in kvantno specifičnih modulov, izbranih skupaj s partnerjem za QKD:

  • Vmesniški modul kvantnega oddajnika
  • Vmesniški modul kvantnega sprejemnika
  • Optika, specifična za protokol, ki ohranja polarizacijo ali fazo
  • Kvantna optična glava, izbrana s partnerjem za QKD
  • Ozkopasovni filter in zatiranje razpršene svetlobe
  • Svetilnik ter modul grobega in finega usmerjanja
  • Klasični šifrirani podatkovni in servisni kanal 1/10 Gbit/s
  • Nadzor okolja in sprejetega signala
  • Integracija upravljanja ključev in API prek priznanih vmesnikov ETSI
  • Redundantno vlakno, radijska povezava ali nadomestni shranjeni ključ

Smiseln prvi pilot

Raje izvedemo dobro zastavljen poskus, kot da prodajamo trditev. Pilot, ki ga priporočamo:

  1. Fiksno povezavo med stavbama do 100 m
  2. Že okarakteriziran oddajnik in sprejemnik QKD, ki ju zagotovi partner
  3. Ločeni kvantno in klasično optično pot pri prvem poskusu, kar zmanjša preslušavanje in varnostno negotovost
  4. Dnevne in nočne meritve v jasnem vremenu, nato nadzorovani preizkusi poslabšane povezave
  5. Izmerjeno: skupne optične izgube, število dogodkov ozadja, hitrost presejanega ključa, hitrost tajnega ključa, čas zajema, lezenje poravnave, čas delovanja in občutljivost na vreme

Omejitve, ki jih velja poznati pred začetkom

Postkvantna kriptografija je programska, cenejša in lažja za množično uvedbo ter je privzeta pot migracije za večino organizacij. Britanski NCSC trenutno priporoča PQC kot prednostni splošni pristop. QKD se kupuje za dragocene, specializirane povezave – ne kot univerzalno zamenjavo za običajno izmenjavo ključev. Pošteno stališče je hibrid: QKD skupaj s PQC.
Dejanski sistem ni samodejno varen zato, ker je protokol teoretično varen. Ovrednotiti je treba detektorje, vire, umerjanje, vgrajeno programsko opremo, optično uhajanje in stranske kanale izvedbe.
Brezžične povezave potrebujejo neovirano vidno polje, dovolj nizke optične izgube, stabilno usmerjanje ter skrbno zatiranje sončne in druge svetlobe ozadja.
Megla in oblaki lahko popolnoma ustavijo generiranje ključa. Dež, turbulenca, scintilacija, vibracije in toplotno lezenje zmanjšajo hitrost tajnega ključa ali povečajo kvantno bitno napako.
Zahteve glede interoperabilnosti, certificiranja in javnih naročil se še razvijajo. ETSI in ITU standardizirata omrežja in vmesnike QKD; program EU NOSTRADAMUS gradi zmogljivosti za testiranje in certificiranje.

Standardi in programi

Ustrezne javne reference za nadaljnje branje:

Delate na uvedbi QKD?

Iščemo ponudnike QKD, raziskovalne skupine in integratorje, ki potrebujejo prilagodljivo fizično plast za pilot. Povejte nam, kaj gradite in kaj mora optika omogočati.

Stopite v stik