Descripció del projecte
Aquesta investigació investiga el disseny, el desenvolupament i l’avaluació d’un marc de comunicació híbrid quàntic-segur que combina estratègicament la distribució de claus quàntiques (QKD) i la criptografia post-quàntica (PQC) per establir un paradigma de comunicació segura resistent i d’extrem a extrem. El model proposat està motivat per l’amenaça imminent que suposen els ordinadors quàntics a gran escala, que tenen el potencial de trencar algorismes criptogràfics de clau pública àmpliament desplegats com RSA i ECC. Per abordar de manera proactiva aquest repte, el marc té com a objectiu garantir la confidencialitat, la integritat i la seguretat a llarg termini de les transmissions de dades sensibles, especialment per a la infraestructura crítica i les xarxes de nova generació.
La primera capa del model proposat aprofita la distribució de claus quàntiques -una tècnica criptogràfica arrelada en els principis de la mecànica quàntica- per permetre teòricament un intercanvi de claus irrompible. Mitjançant l’ús de propietats quàntiques com la superposició i l’entrellaçament, QKD proporciona seguretat teòrica de la informació i capacitats de detecció intrínseca d’escoltes. Aquest component s’implementa a través d’enllaços òptics d’espai lliure (FSO) i de comunicació per satèl·lit, permetent la distribució de claus segures a través de nodes geogràficament dispersos, incloent plataformes de comunicació basades en l’espai i extrems terrestres remots. Aquestes capacitats són particularment vitals per a les xarxes de comunicació globals, els sistemes de grau militar i les infraestructures governamentals.
La segona capa incorpora la criptografia post-quàntica, que implica un conjunt d’algorismes criptogràfics que es creu que són segurs contra atacs tant clàssics com quàntics. A diferència de QKD, POC està completament basat en programari i es pot integrar en arquitectures de xarxa existents sense necessitat de maquinari quàntic especialitzat. Això fa que el POC sigui especialment adequat per al desplegament en dispositius d’aresta, sistemes mòbils, infraestructures loT i altres entorns restringits on la implementació del QKD pot ser poc pràctica o prohibidora de costos. En capes POC sobre el nucli de seguretat quàntica, el model aconsegueix un equilibri òptim entre la seguretat teòrica i l’escalabilitat pràctica.
A través d’aquest enfocament dual, l’arquitectura híbrida proporciona mecanismes de defensa multicapa capaços de mitigar tant les amenaces actuals de ciberseguretat com els futurs atacs basats en la quàntica. Dona suport a la integració sense fissures amb els protocols i la infraestructura existents, facilitant una transició suau cap als estàndards de comunicació resilients a la quàntica. El model també aborda reptes relacionats amb la interoperabilitat, l’optimització de recursos, la latència i la gestió de claus en entorns híbrids.
En última instància, aquesta investigació contribueix a l’esforç global en la construcció de sistemes de comunicació segurs i sostenibles en l’era quàntica. Estableix les bases per a solucions criptogràfiques robustes, escalables i adaptatives que mantinguin la privacitat de les dades, la seguretat nacional i la confiança digital en un món cada vegada més interconnectat i amb capacitat quàntica.
