Con la creciente popularidad de las aplicaciones de teléfonos móviles para pagar compras en cajas registradoras y surtidores de gasolina, a los usuarios les gustaría saber que su información financiera personal está a salvo de ataques cibernéticos. Por primera vez, Los investigadores han demostrado un dispositivo prototipo que puede enviar claves secretas irrompibles desde un dispositivo de mano a un terminal.

En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Express , Los investigadores diseñan un esquema para transmitir claves cuánticas a una velocidad de datos lo suficientemente alta como para garantizar la seguridad de los datos y, al mismo tiempo, compensar el inevitable movimiento de la mano humana. Su sistema prototipo utiliza LED ultrarrápidos y espejos móviles para enviar una clave secreta a una velocidad de más de 30 kilobytes por segundo a una distancia de 0,5 metros.

"La idea es que este gadget sea un objeto móvil que se comunique con algo fijo, "dijo Iris Choi de la Universidad de Oxford, uno de los autores del artículo. Si está integrado en un teléfono celular, por ejemplo, el dispositivo podría permitir enlaces seguros a sistemas de pago móviles de comunicaciones de campo cercano y redes Wi-Fi interiores. También podría mejorar la seguridad de los cajeros automáticos y ayudar a prevenir los ataques de skimming de cajeros automáticos. que se estima que le cuestan a la industria más de $ 2 mil millones al año.

Llaves hechas de luz

La tecnología es un sistema de distribución de claves cuánticas. La distribución de claves cuánticas se basa en las características de un solo fotón para proporcionar un bit (un 1 o un 0) para crear una clave criptográfica que pueda cifrar y descifrar información. Las claves cuánticas se consideran seguras porque si alguien intercepta los bits cuánticos y luego los pasa, el mero hecho de medirlos los alterará.

"Cuando un fisgón intenta acceder al canal, cambiará el contenido de la clave, "Dijo Choi." No estamos diciendo que esta tecnología pueda evitar que se escuchen a escondidas, pero si escuchas a escondidas sabemos que estás ahí ".

El sistema contiene seis LED de cavidad resonante, que proporcionan espectros de luz superpuestos. Cada uno de los seis se filtra en una polarización diferente, dividir en pares para representar 1 y 0:horizontal o vertical, diagonal o anti-diagonal, circular a la izquierda o circular a la derecha. Los LED polarizados circularmente proporcionan los bits para la clave, mientras que los otros pares se utilizan para medir la seguridad del canal y proporcionar corrección de errores. Cada cuatro nanosegundos, uno de los canales produce un pulso de un nanosegundo en un patrón aleatorio. En el otro extremo, seis receptores polarizados recogen la luz de sus LED correspondientes y convierten los fotones en la clave.

Es importante no dejar que un adversario potencial sepa qué canal tiene qué polarización, porque eso revelaría qué bits se estaban enviando, pero siempre habrá una ligera variación en la longitud de onda emitida por cada LED, lo que podría servir para identificarlos y darle a un pirata informático una forma de descifrar el código. Los investigadores resolvieron este problema equipando tanto el transmisor como el receptor con filtros que seleccionan solo una parte de la luz. para que todos brillen con el mismo color exacto, independientemente de la polarización que produzcan.

Dirigiendo el rayo

Una clave cuántica debe ser lo suficientemente larga para garantizar que un adversario no pueda piratearla simplemente adivinando al azar. Esto requiere que el sistema transmita una gran cantidad de bits en menos de un segundo. Lograr una velocidad de transmisión de datos tan alta, a su vez, requiere que la mayoría de los fotones lleguen a donde se supone que deben ir.

Como resultado, Choi dijo, La innovación más importante del prototipo es el sistema de dirección. Incluso alguien que intenta sujetar perfectamente quieto tiene algo de movimiento en la mano. El equipo de investigación midió este movimiento observando cómo el punto de un puntero láser se movía cuando una persona trataba de mantenerlo estable. Luego optimizaron los elementos de diseño del sistema de dirección del haz, como ancho de banda y campo de visión, para compensar este movimiento de la mano.

Para ayudar al detector a alinearse correctamente con el transmisor y corregir aún más el movimiento de la mano, Tanto el receptor como el transmisor contienen un LED brillante con un color diferente al LED de distribución de clave cuántica que actúa como baliza. Un detector de detección de posición en el otro lado mide la ubicación precisa de la baliza y mueve un espejo de sistemas microelectromecánicos (MEMS) para alinear la luz entrante con la fibra óptica del detector.

El equipo probó su idea con un prototipo de mano hecho con equipo estándar. Choi dijo que el diseño probablemente podría miniaturizarse fácilmente para convertir el sistema en un componente práctico para un teléfono móvil de marcas como Nokia. que participó en la investigación. Mejorar el protocolo manteniendo el mismo hardware también podría aumentar la velocidad de transmisión, y se podrían realizar otros cambios para permitir que el dispositivo funcione en distancias más largas para, por ejemplo, conéctese con un concentrador Wi-Fi.