Czeka nas rewolucja technologiczna w dziedzinie bezpiecznej łączności

Przygotowując się do rozmowy poczytałem o technologiach kwantowych, jednak tak naprawdę niewiele zrozumiałem. Kim trzeba być, żeby zrozumieć technologię kwantową?

-Technologie kwantowe przez ostatnie lata czy nawet dziesięciolecia funkcjonowały wyłącznie na poziomie badawczym na uczelniach. Dopiero w ostatnich kilku latach widzimy pierwsze komercyjne zastosowania i przymierzamy się do wdrażania technologii kwantowych na większą skalę. Są to technologie wywodzące się z fundamentalnej fizyki kwantowej, tak więc zrozumienie czy opracowywanie tego typu rozwiązań wymaga szerokiej wiedzy z fizyki. Z drugiej jednak strony mamy już dojrzałe, gotowe do realnego zastosowania produkty, które - co w szczególności może być interesujące dla uczestników Hardware Forum - są realizowane na bardzo ciekawym, pełnym wyzwań sprzęcie. 

Rozwój urządzeń realizujących technologie kwantowe wymaga zaangażowania wielu dobrych inżynierów z różnych dziedzin: elektroniki, zintegrowanej fotoniki czy mechaniki, uwzględniając w szczególności problemy stabilizacji temperatury i odprowadzeniu ciepła. W Creotechu skupiamy się obecnie nad dwoma rodzajami technologii kwantowych – komputerami kwantowymi, gdzie rozwijamy systemy kontroli procesorów kwantowych, oraz kwantową dystrybucją klucza (z ang. Quantum Key distribution, QKD). Systemy kwantowej dystrybucji klucza zapewniają bezpieczną komunikację odporną na dowolne ataki obliczeniowe, także te wykorzystujące komputery kwantowe.Są one aplikacjami dual use, które mogą być stosowane do zapewnienia bezpieczeństwa komunikacji w strefie stricte cywilnej, ale są również przedmiotem zainteresowania wojska czy ogólnie instytucji zajmujących się zapewnieniem bezpieczeństwa narodowego. W tym obszarze oczywiście obowiązują konkretne wymagania dotyczące bezpieczeństwa, znajdujące odzwierciedlenie w odpowiednich procesach certyfikacji i akredytacji.

Inspirującym faktem jest, że mówi Pani o pierwszych zastosowaniach komercyjnych. W jakich dziedzinach te pierwsze aplikacje mają miejsce? 

-Systemy kwantowej dystrybucji klucza, czyli systemy QKD, są obecnie w Europie wdrożone pilotażowo w infrastrukturach badawczych i użyteczności publicznej, które de facto testują je jako pierwsi użytkownicy. Jednak w Chinach są to już normalnie funkcjonujące, komercyjne sieci. Innym przykładem jest Szwajcaria, gdzie wybory były zabezpieczone kwantową dystrybucją klucza. W Polsce systemy QKD posiada m.in. Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, które jest równocześnie właścicielem sporej sieci światłowodów w Polsce i już uruchomiło pierwsze demonstratory kwantowej dystrybucji klucza pomiędzy głównymi miastami.

Co wnosi technologia kwantowa w kwestii bezpieczeństwa komunikacji? Czy czeka nas na tym polu rewolucja?

-Systemy kwantowej dystrybucji klucza stanowią zupełnie nowe podejście do zapewnienia bezpieczeństwa komunikacji. Klasyczne systemy, którymi dysponujemy w tej chwili, opierają się na stosowaniu algorytmów do szyfrowania, a do ich implementacji niezbędny jest bezpieczny sposób ustalania klucza szyfrującego pomiędzy nadawcą i odbiorcą, na potrzeby którego również stosowane są odpowiednie algorytmy obliczeniowe, tzw. algorytmy asymetryczne (np. protokół RSA). Całe bezpieczeństwo szyfrowania polega obecnie na założeniu, że moce obliczeniowe klasycznych komputerów nie są wystarczające, żeby te algorytmy złamać.

Jednak algorytmy te nie są niemożliwe do złamania i co jakiś czas pojawiają się nowe metody ataków oraz próby hackowania. Zawsze istnieje niebezpieczeństwo, że ktoś znajdzie nowe metody obliczeniowe i będzie w stanie efektywnie łamać tradycyjne zabezpieczenia. Ponadto, komputery kwantowe, na których można realizować m.in. algorytm Shora, w niedalekiej przyszłości – jest to według różnych przewidywań perspektywa 5 do 10 lat – osiągną dojrzałość technologiczną pozwalającą na łamanie wszystkich obecnych klasycznych metod szyfrowania bazujących na algorytmach asymetrycznych.

Poza koniecznością zapewnienia dodatkowej ochrony przed klasycznymi metodami łamania szyfrów, trzeba się więc przygotować na nadejście komputerów kwantowych. Najpewniejszym sposobem zabezpieczenia są systemy kwantowej dystrybucji klucza, których bezpieczeństwo opiera się nie na algorytmach matematycznych, tylko na podstawowych prawach fizyki kwantowej i zjawiskach kwantowych realizowanych bezpośrednio w warstwie fizycznej. W efekcie, system kwantowej dystrybucji klucza zawsze jest w stanie wykryć próbę podsłuchania lub jakiejkolwiek ingerencji w przekazywaną informację. Kiedy system nie odnotowuje próby włamania, to mamy pewność, że przekazaliśmy informację bezpiecznie.

Niewątpliwie czeka nas transformacja technologiczna w dziedzinie łączności. Zastosowanie kwantowej dystrybucji klucza to będzie przełom dający ewidentną przewagę nad klasycznymi systemami. Warto podkreślić, że systemy kwantowej dystrybucji klucza mają najwięcej sensu w warunkach stabilnego połączenia pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem. W rezultacie zapewne nie będą to systemy stosowane powszechnie na z natury dynamicznym polu walki, tylko raczej w istniejących naziemnych sieciach światłowodowych lub łączności satelitarnej - takie rozwiązania QKD opracowujemy w ramach programów Komisji Europejskiej i Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Jakie komercyjne cele stawia sobie Creotech Quantum na najbliższe lata? Jakiego rodzaju klienci staną się pierwszymi odbiorcami Państwa produktów?

-Jesteśmy firmą mocno zakorzenioną w rozwiązaniach sprzętowych, opracowujemy między innymi kamery astronomiczne, systemy synchronizacji czasu, systemy QKD czy elektronikę do budowy komputerów kwantowych. W tym roku planujemy rozpocząć sprzedaż naszych systemów kwantowej dystrybucji klucza, które zostały opracowane na zamówienie Komisji Europejskiej. Przewiduję, że pierwszymi odbiorcami będą instytucje publiczne, banki oraz operatorzy telekomunikacyjni, którzy będą chcieli wyposażyć w tego typu zabezpieczenia swoją infrastrukturę krytyczną (program Komisji Europejskiej na opracowanie systemów QKD jest koordynowany przez Deutsche Telekom). Ze względu na naturę tych technologii, którą należy określić jako dual use, widzę również zainteresowanie środowiska wojskowego czy ogólniej, instytucji bezpieczeństwa narodowego. Obecnie jesteśmy na początku ścieżki wdrażania tego typu systemów w militariach, nie ma bowiem jeszcze ustanowionej ścieżki akredytacji technologii kwantowych. Spodziewam się jednak, że sytuacja ta zmieni się w przeciągu najbliższych dwóch lat i wojsko będzie w stanie profesjonalnie testować i wdrażać systemy QKD. 

Zapraszamy na nasze nowe wydarzenie, Hardware Forum 2026, 14-15 maja 2026. Zapisz się już dziś i skorzystaj z oferty early bird: