A aplicação uniforme de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) em Aprendizado Federado assume abundância de recursos criptográficos; contudo, implantações reais enfrentam taxas finitas de geração de chaves e contribuições heterogêneas dos clientes, tornando o superdimensionamento da segurança uma ineficiência sistêmica. Apresentamos o SCOPE, um framework escalável e sensível ao contexto que modela as chaves quânticas como um recurso restrito e aloca dinamicamente a proteção de acordo com o impacto dos clientes, a disponibilidade de chaves e critérios de equidade. Sua política permite proteção proporcional, superando regimes binários de segurança. Avaliado em um ambiente end-to-end que combina treinamento federado real com restrições de rede e QKD, o SCOPE reduz o consumo criptográfico em mais de 3×, praticamente elimina a escassez de chaves mesmo sob forte restrição e preserva a convergência e a robustez do modelo. Esses resultados demonstram que tratar a segurança quântica como uma variável de controle viabiliza um aprendizado federado quântico seguro, eficiente e escalável.
A aplicação uniforme de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) em Aprendizado Federado assume abundância de recursos criptográficos; contudo, implantações reais enfrentam taxas finitas de geração de chaves e contribuições heterogêneas dos clientes, tornando o superdimensionamento da segurança uma ineficiência sistêmica. Apresentamos o SCOPE, um framework escalável e sensível ao contexto que modela as chaves quânticas como um recurso restrito e aloca dinamicamente a proteção de acordo com o impacto dos clientes, a disponibilidade de chaves e critérios de equidade. Sua política permite proteção proporcional, superando regimes binários de segurança. Avaliado em um ambiente end-to-end que combina treinamento federado real com restrições de rede e QKD, o SCOPE reduz o consumo criptográfico em mais de 3×, praticamente elimina a escassez de chaves mesmo sob forte restrição e preserva a convergência e a robustez do modelo. Esses resultados demonstram que tratar a segurança quântica como uma variável de controle viabiliza um aprendizado federado quântico seguro, eficiente e escalável.
O avanço da criptografia quântica torna premente o uso de recursos em redes de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) de forma eficiência. Sob esse contexto, o atual trabalho apresenta uma nova abordagem de arquitetura para redes QKD em conjunto com Redes Definidas por Software (SDN), utilizando estratégias de roteamento e agendamento voltadas para a utilização consciente de recursos. A proposta dessa arquitetura visa otimizar a alocação de recursos, chaves quânticas e rotas, por meio do controle SDN eficiente, à medida que atende às requisições de aplicações da rede. A eficácia da solução foi avaliada em cenários de aplicação utilizando topologias reais de redes QKD, considerando diferentes padrões de requisições para aplicações de autenticação e criptografia, demonstrando ganhos significativos em eficiência e desempenho. Os resultados demonstram a viabilidade dessa arquitetura em diversos ambientes, destacando seu potencial para melhorar a escalabilidade e eficiência das redes quânticas.
A Distribuição Quântica de Chaves (QKD) é uma técnica criptográfica baseada nos princípios da mecânica quântica, voltada para o estabelecimento seguro de chaves secretas entre partes. Apesar dos avanços na área, ainda existem lacunas importantes para sua adoção prática, especialmente em aplicações como redes privadas virtuais e segurança ponto a ponto. Neste trabalho, propomos uma abordagem para prototipagem de aplicações que utilizam QKD, combinando técnicas de co-simulação entre simuladores quânticos e emuladores de rede. Essa integração permite desenvolver protótipos em um ambiente flexível, sem a necessidade de modificações específicas para suportar uma rede QKD real. Como prova de conceito, implementamos uma aplicação de rede privada e avaliamos sua funcionalidade.
Resumo A física quântica marca um novo paradigma no desenvolvimento de tecnologias – nesse contexto, este trabalho apresenta um panorama acerca da Distribuição Quântica de Chaves (QKD). Partindo dos conceitos clássicos de criptografia e da ameaça iminente de computadores quânticos capazes de quebrar algoritmos de segurança amplamente utilizados, como o RSA, exploramos como a QKD aproveita propriedades intrínsecas da mecânica quântica – superposição, medidas em bases conjugadas e emaranhamento – para gerar chaves criptográficas seguras. Discutimos os primeiros protocolos com modelagem discreta (BB84, E91) detalhando cada etapa de pós-processamento: estimação de parâmetros, correção de erros e amplificação de privacidade; além de elaborarmos sobre as noções básicas de como avaliar segurança nesse contexto. Abordamos também técnicas modernas, como QKD em variáveis contínuas e (semi-)independente de dispositivos, que apresentam algumas vantagens frente às técnicas tradicionais. Com uma linguagem acessível e exemplos práticos, este tutorial convida o leitor a mergulhar na criptografia quântica e dar os primeiros passos para compreender a área de Distribuição Quântica de Chaves. Dessa forma, visamos fomentar a formação de uma nova geração de pesquisadores nesta área, dada as crescentes iniciativas de redes quânticas em desenvolvimento no Brasil.
Resumo A segurança dos protocolos de criptografia utilizados atualmente para comunicações seguras se baseia na dificuldade computacional de resolver certos problemas matemáticos, caracterizando assim a chamada segurança computacional. Em contraste, a distribuição quântica de chaves (DQC) oferece um nível de segurança mais fundamental, baseado nas leis da mecânica quântica. Contudo, um dos grandes desafios atuais é assegurar que as implementações práticas de DQC correspondam às idealizações teóricas dos protocolos. Neste artigo, apresentamos os principais resultados que formalizam a prova de segurança da distribuição quântica de chaves. Além disso, discutimos alguns dos desafios técnicos e conceituais envolvidos na incorporação de imperfeições experimentais às demonstrações de segurança, com o objetivo de desenvolver protocolos que sejam ao mesmo tempo práticos e seguros.
À medida que a criptografia quântica avança, torna-se cada vez mais importante desenvolver métodos que aprimorem a utilização de recursos em redes de Distribuição Quântica de Chaves (QKD). Enfrentando o desafio de agendar e alocar eficientemente as requisições em redes QKD, este estudo propõe uma abordagem para redes QKD multiprotocolo usando estratégias de roteamento e agendamento conscientes de recursos. Nossa proposta foca em melhorar a eficiência no uso de chaves quânticas, rotas e requisições, enquanto suporta vários protocolos de comunicação quântica. Utilizando duas topologias de redes QKD reais, a proposta foi avaliada em dois cenários de aplicação, com diferentes distribuições de requisições de aplicações de autenticação e criptografia. Avaliou-se o impacto da capacidade de qubit e quantidade de requisições. Os resultados demonstram a viabilidade de nossa abordagem em diversos ambientes.
Resumo A criptografia clássica utiliza suposições de dificuldade computacional, como a fatoração de grandes números, para garantir segurança na comunicação. Tal uso pode ser comprometido por avanços de hardware ou software, como a implementação do algoritmo de Shor pela computação quântica. O trabalho em tela explora a segurança da criptografia quântica atrelada inteiramente às leis da mecânica quântica, em um contexto no qual busca-se gerar, de forma segura, chaves clássicas por meios quânticos com a Distribuição Quântica de Chaves para posterior uso em algoritmos como o one-time-pad. A pesquisa teve foco na QKD dependente de equipamentos, mais especificamente dentro da categoria de preparação e medição, contemplando implementações práticas do protocolo de seis estados feitas no IBM Quantum Experience platform. Explora-se cenários ideais, ruidosos, com e sem adversários, analisando os resultados através do QBER. O trabalho abrange ainda conceitos sobre os procedimentos de pós-processamento de reconciliação da informação e amplificação privada, mencionando eventuais ataques quânticos e suas contramedidas, citando a distribuição quântica de chaves independente de dispositivos como uma das possíveis abordagens de solução.