Un equipo de investigadores de los Laboratorios Nacionales Oak Ridge y Los Alamos del Departamento de Energía se ha asociado con EPB, una empresa de telecomunicaciones y servicios públicos de Chattanooga, demostrar la eficacia de la distribución de claves cuánticas (QKD) a escala metropolitana como medio de comunicación segura para los proveedores de electricidad del país. Este hito inicial es parte del proyecto de tres años del equipo centrado en la seguridad de la red de próxima generación.

QKD aprovecha la aleatoriedad inherente de la mecánica cuántica para autenticar y cifrar datos. La tecnología permite que dos partes compartan una "clave" secreta y alerta a ambas partes sobre cualquier intrusión de terceros. una capacidad de seguridad crítica a medida que se moderniza una mayor parte de la red del país y los datos se trasladan en línea.

El objetivo de esta demostración inicial, conducido por Nick Peters y Phil Evans de ORNL, Ray Newell y Glen Peterson de Los Alamos, y Tyler Morgan de EPB, Ken Jones, y Steve Morrison, era demostrar la interoperabilidad de distintos sistemas QKD. Peters, científico senior de ORNL, dijo que debido a que las empresas de servicios públicos son en gran parte regionales, los proveedores utilizan una combinación de componentes y tienen programas de actualización fluctuantes. Asegurar que los diferentes proveedores de servicios públicos puedan operar en sincronía en toda la red eléctrica del país es fundamental para aprovechar el potencial de QKD a escala nacional.

Para prepararse para la demostración, los investigadores de ORNL modificaron un sistema QKD comercial mientras que Los Alamos desarrolló su propio sistema personalizado internamente; Ambos sistemas generaron claves independientes que, cuando se interconecta en un "nodo confiable, "o intercambio seguro de información, generó una tercera clave, que luego se distribuyó entre los sistemas de Los Alamos y ORNL.

"Esta demostración logró dos cosas:mostró que diferentes sistemas pueden operar juntos y estableció la funcionalidad necesaria para transmitir claves a distancias más grandes que a menudo se encuentran en la red eléctrica, "dijo Peters, líder del equipo de comunicaciones cuánticas de ORNL.

Agregó Ray Newell, Científico investigador de Los Alamos y líder de su equipo de comunicaciones cuánticas:"Las recientes demostraciones en Los Alamos han demostrado que los sistemas QKD pueden operar en la infraestructura eléctrica existente en entornos del mundo real, incluso durante una nevada histórica. Nuestra asociación con ORNL y EPB muestra que las empresas de servicios públicos pueden obtener los beneficios de la seguridad cuántica utilizando una combinación de sistemas de comunicación distintos pero interoperables ".

Tanto ORNL como Los Alamos han dedicado muchos años al desarrollo de sistemas de comunicaciones cuánticas, y varias tecnologías desarrolladas por los laboratorios están actualmente autorizadas a la industria.

La manifestación tuvo lugar en EPB, cuales, según Evans de ORNL, es un socio ideal porque la empresa de servicios públicos ha desplegado una red de fibra óptica junto con su infraestructura de distribución eléctrica. Aparte de eso, "están comprometidos con nosotros en múltiples proyectos para facilitar tecnologías de próxima generación para asegurar la infraestructura de nuestra nación, "añadió.

"Para EPB, La asociación con Oak Ridge y Los Alamos National Laboratories es una oportunidad para probar en el campo nuevas tecnologías y mejores prácticas para ayudar a mantener la seguridad y confiabilidad de la red eléctrica para todos en Estados Unidos. "dijo Steve Morrison, Director de Seguridad de la Información de EPB. "Nos sentimos honrados de hacer nuestra parte para ayudar al progreso de este importante esfuerzo".

A pesar del éxito de la demostración, sin embargo, todavía hay trabajo por hacer. Próximo, los investigadores trabajarán para superar las notorias limitaciones de distancia de QKD.

Al igual que la resistencia eléctrica reduce la cantidad de electricidad que se transmite a medida que aumenta la distancia a través de las líneas eléctricas tradicionales, el aumento de la distancia de las transmisiones de fibra óptica reduce el rendimiento de las comunicaciones cuánticas. Para la red eléctrica de la nación, Es fundamental aumentar las distancias en las que estos sistemas QKD se pueden utilizar de forma eficaz, y para eso, los investigadores volverán a depender de nodos confiables, en este caso las subestaciones eléctricas de EPB.

El objetivo final es implementar sistemas QKD en numerosas subestaciones, que se colocan a intervalos y son capaces de transmitir las claves cuánticas. Evans de ORNL lo comparó con una carrera de relevos, en el que un corredor pasa el testigo a otro, con cada corredor llevando el testigo durante un cierto intervalo. Al pasar el testigo en cada subestación antes de que se pierda la señal, la señal se actualiza para el próximo viaje y así sucesivamente, potencialmente expandiendo significativamente la gama de tecnología QKD.