Automatización de la etapa de configuración de un sistema de criptografía cuántica multiplexado en subportadora de radiofrecuencia

David C. Calvo

A. Ruiz-Alba

González Payo, Francisco Javier

La criptografía surge para atender las necesidades de la sociedad de contar con una forma fiable de proteger la información en diferentes áreas, pero la criptografía clásica se revela progresivamente más insegura ante la evolución tecnológica de nuestra capacidad computacional. La criptografía cuántica, por el contrario, está basada en los principios de la mecánica cuántica y es capaz de proporcionar seguridad incondicional en las comunicaciones, independientemente de la capacidad tecnológica de un posible atacante. Dentro del campo de las telecomunicaciones, la mayor parte de los esfuerzos experimentales realizados en los últimos años con vistas a una realización comercial de la criptografía cuántica se han volcado en las redes de fibra óptica, donde además la luz es el sistema cuántico más fácilmente manipulable para implementar las técnicas criptográficas cuánticas. El primer sistema de criptografía cuántica, el denominado BB84, fue propuesto hace treinta años, y su principal inconveniente era que sólo podían garantizar seguridad a distancias de transmisión relativamente cortas (en torno a 25-30 Km). Para mejorar estas prestaciones, en los últimos años se han propuesto diversas variaciones, como los basados en el uso de "decoy states", en el que el transmisor emite pulsos luminosos de diversas intensidades que elige de manera aleatoria. Esta técnica permite estimar mejor el comportamiento del canal y posibilita transmitir claves criptográficas secretas a distancias cercanas a los 200 Km, aunque los grandes bloques de datos que debía procesar limitaban su máxima velocidad de reloj posible. Posteriormente, los protocolos de ¿fase distribuida¿ podían superar las limitaciones antes mencionadas, aunque su seguridad incondicional únicamente ha sido probada a medias distancias (inferiores a los 100 Km). El objetivo de esta tesis es precisamente estudiar la seguridad de estas técnicas y obtener cotas superiores para su distancia máxima de transmisión. Para ello, se evalúa en detalle la seguridad del protocolo COW ("coherent one-way"), que es empleado por la mayoría de los dispositivos de criptografía cuántica comerciales, mediante el estudio de ataques secuenciales contra este protocolo. Este tipo de ataques mantiene la coherencia en los bloques de pulsos luminosos reenviados, impiden establecer correlaciones cuánticas entre los usuarios legítimos del sistema y, por tanto, no permiten la distribución de claves criptográficas secretas entre ellos. Esta metodología permite demostrar, por primera vez, que gran parte de las implementaciones experimentales recientes del COW a largas distancias son inseguras. Los resultados de esta tesis también ponen en seria duda la viabilidad de estos protocolos para lograr distancias de transmisión similares a las obtenidas, por ejemplo, con el sistema basado en "decoy states".

Kevin Alexander Suárez Molano

"La Criptografía Cuántica es un tipo de criptografía basada en propiedades de la mecánica cuántica, que sirve para distribuir claves de forma segura. No obstante, en las implementaciones físicas surgen algunos problemas de seguridad causados por los dispositivos que no cumplen con los requerimientos de los modelos teóricos. En este trabajo se presentan los fundamentos de la criptografía cuántica, desde los aspectos teóricos sobre los que se basa su seguridad y funcionamiento, hasta las principales implementaciones experimentales y los avances que se han logrado con cada una. Además, se hace un análisis de seguridad para cada una de estas implementaciones." -- Tomado del formato de documento de grado

Reyes Rosado, Álvaro Álvarez Rodrigo

Desde que apareció la idea de utilizar computadores cuánticos para resolver problemas matemáticos de gran complejidad que no podrían ser resueltos en tiempo polinomial por computadores clásicos inició una carrera en la que compiten dos equipos: los que desarrollarán el primer computador cuántico de uso general y los que descubrirán como poder resistir al uso malicioso de estos nuevos computadores. La criptografía post-cuántica trata de imponerse a esta situación investigando nuevos algoritmos que reemplacen a los algoritmos actuales de clave pública como RSA dando lugar a sistemas resistentes tanto a algoritmos clásicos como a cuánticos antes de que la amenaza de un computador cuántico pueda acabar, entre otros peligros y en especial, con la seguridad y la privacidad en las comunicaciones a través de Internet. Se refleja en este proyecto el estado actual de la investigación en esta materia: algoritmos criptográficos basados en problemas que no pueden ser resueltos por computadores cuánticos, desarrollos y patentes, aplicaciones actuales y futuras, etc. dejando al lector una fuente de recursos óptima para su iniciación en la criptografía post-cuántica.

Jesús Martínez-Mateo

El mundo de la tecnología impregna cada día más la sociedad actual, hasta el punto de que siempre que utilizamos el término información lo relacionamos directamente con un ordenador o un dispositivo de almacenamiento. Aunque este uso sea válido, podemos ver que la información está asociada a muchos otros campos de la naturaleza. La genética o, como veremos en este proyecto, la física, son algunos de esos campos. Podemos afirmar, en consecuencia, que la teoría de la información no es una disciplina exclusiva de la ingeniería, siendo también una herramienta fundamental para otras ramas de la ciencia. Pero existe algo todavía más interesante en la implementación física de la información, y es la posibilidad real de extender el átomo básico de información, bit, al qubit, una nueva magnitud que contiene a la antigua y evoluciona con nuevas reglas dictadas por la física cuántica. Su uso nos conduce a los ordenadores cuánticos y más concretamente a lo que será el tema de este proyecto: los sistemas de criptografía.