Toshiba lança chip com criptografia quântica integrada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/10/2021

Sistema integrado de criptografia quântica. Em cima, da esquerda para a direita, o núcleo de transmissão, o núcleo de recepção e o gerador de números aleatórios. Embaixo, os sistemas montados em racks padrão da indústria.
[Imagem: Toshiba Corporation]

Circuito integrado quântico

A Toshiba anunciou o lançamento do primeiro sistema de distribuição de chave quântica (QKD) integrado em um único chip.

A expectativa é que o circuito integrado permita a fabricação em massa da tecnologia de criptografia quântica, levando sua aplicação não apenas a transações bancárias e comunicações governamentais, mas virtualmente a qualquer aplicação da internet ou mesmo da internet das coisas.

Há uma preocupação crescente de que os emergentes computadores quânticos sejam capazes de resolver rapidamente os difíceis problemas matemáticos que formam a base da criptografia de chaves públicas atuais, que hoje garantem a segurança das comunicações e das transações comerciais.

Por outro lado, os protocolos usados para a criptografia quântica são comprovadamente seguros a partir dos primeiros princípios, não sendo vulneráveis a ataques de um computador quântico, ou mesmo de qualquer computador já imaginado.

Grandes redes de fibra óptica usando comunicações quânticas já estão em construção na China e na Europa, e os primeiros satélites de comunicação quântica já estão na fase de projeto.

A expectativa é de que a integração da distribuição de chave quântica em um único chip ajude a acelerar todo esse processo.

Visão geral de um sistema integrado de comunicação de criptografia quântica.
[Imagem: Toshiba Corporation]

Criptografia quântica integrada

A Toshiba anunciou ter desenvolvido técnicas para miniaturizar os circuitos ópticos usados para distribuição de chaves quânticas (QKD) e geradores quânticos de números aleatórios (QRNG) em minúsculos chips semicondutores.

Eles não são apenas muito menores e mais leves do que as tecnologias baseadas em fibra óptica, mas também consomem menos energia. E empacotar tudo em um circuito integrado significa que centenas deles podem ser fabricados em paralelo na mesma pastilha usando técnicas padrão da indústria de semicondutores. Por exemplo, os chips transmissores quânticos desenvolvidos pela Toshiba medem apenas 2x6 mm, permitindo que várias centenas de chips sejam produzidos simultaneamente em uma pastilha.

Os núcleos transmissor e receptor das chaves quânticas são montados em placas comuns padrão CFP2, o que facilitará a atualização dos sistemas conforme novas versões dos chips forem lançadas. Para facilitar a integração, a empresa colocará seu sistema de criptografia quântica no mercado montado em gabinetes compactos 1U.

Para demonstrar o funcionamento da tecnologia, o sistema foi conectado a um criptografador comercial padrão, permitindo a transferência segura de dados com uma taxa de até 100 Gb/s.

"Estamos testemunhando com os circuitos integrados fotônicos (CIFs) uma revolução semelhante à que ocorreu com os circuitos eletrônicos. Os CIFs atendendo a mais e mais aplicações diferentes. Claro, os requisitos para os CIFs quânticos são mais rigorosos do que para aplicações convencionais, mas este trabalho mostra que um sistema QKD baseado em chip totalmente implantável agora é viável, marcando o fim de um importante desafio para as tecnologias quânticas. Isso abre uma ampla gama de perspectivas para a implantação de dispositivos quânticos compactos plug-and-play que certamente impactarão fortemente nossa sociedade," disse o pesquisador Taofiq Paraiso, coordenador da equipe de desenvolvimento.

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