Por segundo año consecutivo, un equipo de los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Los Alamos del Departamento de Energía dirigió una demostración organizada por EPB, una empresa comunitaria de servicios públicos y telecomunicaciones que presta servicios en Chattanooga, Tennesse.

Usando una porción aislada de la red de fibra óptica de EPB, el equipo experimentó con tecnologías cuánticas que podrían mejorar la ciberseguridad, longevidad y eficiencia de la red eléctrica del país. Entre otros éxitos, los investigadores aumentaron drásticamente el rango que estos recursos pueden cubrir en colaboración con su nuevo socio de la industria, Qubitekk.

El equipo probó la distribución de claves cuánticas, o QKD, sistemas que aprovechan el poder de la mecánica cuántica para autenticar datos y cifrar mensajes con una "clave" secreta. Usando métodos de encriptación privados, la clave transmite de forma segura información "bloqueada" de un sistema QKD a otro a través de un "nodo de confianza" que es virtualmente invulnerable a los ciberataques.

"Esta tecnología no se basa en las leyes matemáticas que gobiernan la seguridad informática moderna, sino en las leyes físicas de la mecánica cuántica que no cambian con el tiempo". "dijo Raymond Newell, quien dirige el equipo de comunicaciones cuánticas de LANL. "Como resultado, podemos hacer garantías de seguridad que se mantendrán verdaderas indefinidamente porque no se basan en suposiciones ".

El año pasado, ORNL, LANL y EPB demostraron que los sistemas QKD pueden funcionar juntos sin problemas a pesar de tener diferentes componentes subyacentes de hardware y software, un paso importante hacia la eventual incorporación de QKD a la red, que proporciona electricidad a los edificios en todo Estados Unidos, a nivel nacional. Estos sistemas podrían ayudar a garantizar la compatibilidad de los equipos de varios proveedores que brindan soporte a los propietarios y operadores de servicios públicos.

"Habiendo demostrado interoperabilidad, ahora podemos mostrar los beneficios de una gama extendida que cubre un territorio más grande y simplemente llega más lejos de lo que hubiera sido posible con un solo sistema operativo por sí solo, "Dijo Newell.

Durante la demostración de este año, los investigadores colocaron sus sistemas y un nuevo sistema desarrollado por Qubitekk, un desarrollador y fabricante de QKD, en subestaciones eléctricas en Chattanooga. Estas subestaciones estaban conectadas por la pieza de la red de fibra óptica de EPB reservada para pruebas y servían como paradas en boxes que permitían que cada sistema pasara una clave al siguiente sistema.

Las severas limitaciones de distancia impedían previamente que QKD se convirtiera en una adición viable a las técnicas de gestión de red existentes. pero esta prueba demostró que tres sistemas distintos pueden completar una transmisión de claves cuánticas en el mundo real en toda la ciudad.

"Demostrar con éxito el rendimiento de QKD en un entorno real ayuda a establecer la viabilidad de esta tecnología para proteger la infraestructura crítica de suministro de energía, "dijo Nicholas Peters, la ciencia de la información cuántica, o QIS, líder de grupo en ORNL.

Almacenar los sistemas QKD en subestaciones:cajas rodeadas de edificios, cámaras, vallas y otras medidas de seguridad:proporcionaron protección física y cibernética.

"QKD es único porque puede detectar la presencia de cualquier intruso que intente interceptar y copiar información, ", dijo Phil Evans, líder del equipo de comunicaciones cuánticas de ORNL QIS. Estas intercepciones aparecen como errores y las desechamos antes de que puedan filtrar información clave".

Además de ampliar la distancia física a través de la cual estos sistemas pueden comunicarse, El enfoque de nodo confiable también beneficia a los proveedores de servicios públicos al permitir que existan subestaciones adicionales en la red cuántica. Como resultado, el centro de control puede comunicarse y emitir de forma segura instrucciones críticas a todas las subestaciones simultáneamente.

"Con esta tecnología, las empresas de servicios públicos obtienen una mejor ciberseguridad sin introducir dolores de cabeza administrativos. Es una solución de configuración y olvido que simplifica las operaciones de ciberseguridad para las empresas de servicios públicos, "dijo Duncan Earl, presidente y director de tecnología de Qubitekk.

Las comunicaciones de redes inteligentes actuales aprovechan las tecnologías clásicas existentes, pero agregar redes cuánticas privadas mejoraría la ciberseguridad y mejoraría la durabilidad de recursos cruciales. Aunque los dispositivos cotidianos, como los teléfonos inteligentes y las computadoras portátiles, generalmente deben reemplazarse cada pocos años cuando el software operativo ya no es compatible, intercambiar subestaciones o generadores que a menudo serían poco prácticos y costosos.

"En principio, Los sistemas QKD integrados en la red se mantendrían seguros durante décadas, igualar o superar la vida útil de la infraestructura física, Peters dijo.

Aunque la ciberseguridad y la longevidad son importantes para el desempeño de QKD, Una mejor eficiencia operativa también es esencial. Por ejemplo, partes de la red que sustentan las fuentes de energía renovable, como la energía solar, dependen de la posición cambiante del sol y las nubes, y QKD podría ayudar a distribuir la responsabilidad en otras partes de la red para compensar la producción fluctuante mientras sigue cosechando las recompensas de la energía verde.

Con una de las redes inteligentes más avanzadas del país, EPB se ha convertido en un pionero en la investigación de redes a través de asociaciones de larga data y demostraciones novedosas que prueban la tecnología cuántica en una magnitud sin precedentes.

"Estamos orgullosos de nuestra asociación con DOE, ORNL y LANL y que EPB podría albergar esta prueba de campo de seguridad basada en cuántica para esta simulación, "dijo Steve Morrison, Director de seguridad de la información de EPB. "Estas demostraciones de redes inteligentes nos ayudan a desarrollar una tecnología prometedora para ayudar a proteger la red eléctrica de Estados Unidos de los ciberataques".

Los investigadores de ORNL y LANL continúan desarrollando tecnologías cuánticas, algunas de las cuales tienen licencia comercial y otras se encuentran en las primeras etapas de prueba, y ambos laboratorios planean continuar colaborando con EPB.

"Descubrimos que son un socio excelente, ", Dijo Evans." Tienen una mentalidad muy progresista y han construido una red de fibra óptica fantástica que incluye el banco de pruebas de fibra oscura aislado que nos han dejado usar para muchos experimentos. No podríamos haber llegado tan lejos sin la gente de EPB ".

Poco a poco, el equipo espera desplegar más recursos QKD en el sistema de red nacional para ver estos mismos avances en una escala mucho mayor.