As redes de entrelaçamento quântico representam tecnologias de ponta com aplicações críticas em comunicação segura. No entanto, sua dependência da confiança incondicional nos repetidores quânticos introduz vulnerabilidades potenciais a ataques de terceiros. Notavelmente, o Ataque de Sequestro Quântico (Quantum Hijacking Attack) e o Ataque do Buraco Negro Quântico (Quantum Black Hole Attack) têm ganhado destaque por explorarem essa fragilidade baseada na confiança. Este estudo analisa os mecanismos por trás desses ataques, com ênfase especial no Ataque do Buraco Negro Quântico, e destaca as limitações dos métodos atuais baseados em tomografia na detecção eficaz dessas ameaças.
As redes de entrelaçamento quântico representam tecnologias de ponta com aplicações críticas em comunicação segura. No entanto, sua dependência da confiança incondicional nos repetidores quânticos introduz vulnerabilidades potenciais a ataques de terceiros. Notavelmente, o Ataque de Sequestro Quântico (Quantum Hijacking Attack) e o Ataque do Buraco Negro Quântico (Quantum Black Hole Attack) têm ganhado destaque por explorarem essa fragilidade baseada na confiança. Este estudo analisa os mecanismos por trás desses ataques, com ênfase especial no Ataque do Buraco Negro Quântico, e destaca as limitações dos métodos atuais baseados em tomografia na detecção eficaz dessas ameaças.
As redes quânticas oferecem uma segurança sem precedentes ao utilizarem protocolos baseados em entrelaçamento e repetidores quânticos confiáveis para viabilizar aplicações como distribuição de chaves quânticas e computação quântica distribuída. Contudo, à medida que essas redes evoluem, novas vulnerabilidades operacionais e de controle emergem, podendo ser exploradas por adversários. Entre essas vulnerabilidades, destacam-se ataques sutis ao processo de troca de entrelaçamento e a manipulação de métricas de desempenho, que representam desafios significativos para a integridade e a eficiência das redes. Este estudo explora uma classe relativamente pouco investigada de ameaças: os ataques Black Hole Repeater. Esses ataques envolvem nós maliciosos que deliberadamente introduzem erros ou falsificam métricas, comprometendo a taxa de sucesso das operações quânticas e gerando ineficiências no uso de recursos, ao mesmo tempo que permanecem indetectáveis por técnicas tradicionais de monitoramento, como a tomografia quântica. Por meio de simulações realizadas em diversas topologias de rede, demonstra-se o impacto potencial desses ataques em métricas-chave de desempenho, destacando a necessidade de soluções adaptativas de monitoramento e arquiteturas resilientes para aprimorar a segurança das redes quânticas.
Redes de emaranhamento quântico dependem de repetidores e de um plano de controle clássico para estabelecer pares de Bell entre nós. Embora essas redes sejam fundamentadas em princípios físicos que coíbem a observação e a cópia de estados, seu processo de controle ainda pode expor superfícies de ataque. Este trabalho discute o hijacking attack, no qual um agente malicioso redireciona requisições de emaranhamento para um nó incorreto, comprometendo o destino legítimo da comunicação. Como principal contribuição, apresentamos a modelagem desse ataque no simulador SeQUeNCe, considerando dois cenários: (i) um repetidor parcialmente comprometido, que aceita um destino falso como legítimo, e (ii) um repetidor totalmente comprometido, capaz de alterar decisões de roteamento e desviar ativamente requisições.
Ocorre atualmente um movimento de aumento da importância que a manutenção da segurança da informação vem adquirindo em redes de informação de crítica. Ao longo das últimas décadas a utilização de ferramentas criptográficas, especialmente aquelas baseadas em problemas de díficil solução computacional, foram suficientes para garantir a segurança dos sistemas de comunicação. Contudo, o desenvolvimento da nova técnica de processamento de informação conhecida como computação quântica e os resultados téoricos e experimentais apresentados por esta mostram que é possível inviabilizar alguns dos sistemas de criptografia atuais amplamente utilizados. A existência de tal vulnerabilidade representa um fator crítico em redes em que falhas de segurança da informação podem estar associadas a riscos de segurança física. Uma alternativa para os métodos criptográficos atuais consiste na utilização de sistemas quânticos na obtenção de um método criptográfico, o que se conhece como criptografia quântica. Este novo paradigma tem seu fundamento resistente mesmo na presença de capacidade tecnológica ilimitada, incluindo o cenário com disponibilidade de computação quântica. Este trabalho tem como objetivo levantar os impactos que o desenvolvimento da computação quântica têm sobre a segurança dos atuais sistemas criptográficos, apresentar e desenvolver alternativas de protocolos de criptografia quântica disponíveis, e realizar um estudo de caso por meio da avaliação da utilização de criptografia quântica no contexto da Aeronautical Telecommunication Network (ATN). Isto é feito por meio do desenvolvimento de um ambiente de simulacão que permite avaliar o comportamento de um protocolo de criptografia quântica em um cenário em um ambiente com requisitos de missão crítica, como é o caso da ATN.
[pt] Os protocolos de comunicação quântica são essenciais para a transmissão segura de informações, utilizando os princípios da mecânica quântica para alcançar uma segurança inatingível por sistemas criptográficos clássicos. Diferentemente dos métodos tradicionais que dependem de chaves criptográficas convencionais, os protocolos quânticos exploram propriedades únicas dos sistemas quânticos para garantir a segurança da comunicação. No entanto, a implementação prática da distribuição quântica de chaves (QKD) é desafiada por erros introduzidos durante a geração e transmissão de estados quânticos e pela possível presença de espiões. Esta dissertação explora algumas das estratégias mais usadas para estimativa de erros, correção de erros e amplificação de privacidade em sistemas de QKD. Por meio de uma revisão bibliográfica e simulações abrangentes, o estudo avalia as técnicas mais eficazes em cada área. O objetivo final desta análise é desenvolver um método a ser implementado na Rede Rio Quântica, uma rede de comunicação quântica metropolitana que interliga as instituições PUC-Rio, CBPF e UFRJ por meio de fibras ópticas e a UFF através de um canal de espaço livre. Os resultados destacam a importância de otimizar as medidas de correção de erros e privacidade para melhorar a confiabilidade e a segurança das redes de comunicação quântica.
A Internet Quântica tem como objetivo possibilitar a comunicação quântica entre múltiplos pontos da rede, oferecendo aplicações como a distribuição quântica de chaves (QKD), computação quântica distribuída e as redes de entrelaçamento. No entanto, a tecnologia de comunicação quântica atual apresenta desafios significativos, com baixas taxas de geração de entrelaçamento (pares EPR), capacidade de memória quântica limitada e taxas de decoerência que frequentemente resultam em pares EPR inutilizáveis devido à baixa fidelidade. Isso representa um desafio significativo para tarefas como o roteamento. Neste artigo, é proposto o ReqRoute, um protocolo baseado em aprendizado por reforço para otimizar as decisões de roteamento em redes de entrelaçamento quântico. Demonstrou-se que o ReqRoute supera consistentemente métodos tradicionais, mantendo rotas de maior fidelidade em diversos cenários de configuração de rede.
Nos sistemas de comunicação quântica, ataques do tipo Black Hole Repeater (BHR) consistem em repetidores maliciosos que introduzem erros ou falsificam métricas, degradando a eficiência quântica enquanto permanecem indetectáveis por métodos convencionais. Propõe-se um Sistema de Detecção de Intrusão baseado em Random Forest, validado sobre um dataset de 3.000 amostras simulando cenários normais, falhas de infraestrutura e ataques BHR sob agressividade dinâmica. Sob validação cruzada estratificada (10-Fold), o modelo obteve acurácia de 0,95±0,01 e revocação de 0,93 ± 0,02. A comparação estatística pareada de Wilcoxon indicou que arquiteturas complexas (Random Forest, SVM, XGBoost e MLP) possuem desempenho equivalente e satisfatório (p > 0,05), ao passo que a Regressão Logística falhou integralmente na mitigação. Esse fracasso absoluto da abordagem linear comprova matematicamente que a assinatura do BHR é estritamente não-linear, exigindo modelos heurísticos capazes de correlacionar ineficiência operacional furtiva com a exaustão de recursos logísticos (consumo anômalo de pares EPR).