SISTEMA PARA DISTRIBUIÇÃO DE CHAVES CRIPTOGRÁFICAS POR RUÍDO QUÂNTICO

Classificação IPC

Prioridades unionistas

Resumo técnico

"SISTEMA PARA DISTRIBUIÇÃO DE CHAVES CRIPTOGRÁFICAS POR RUÍDO QUÂNTICO". Trata-se de um sistema ótico de criptografia composto de sistemas de geração, emissão e recepção e um protocolo de operação que, através da utilização do ruído quântico da luz, permite que dois usuários A e B compartilhem, de forma segura, seqüências ilimitadas de bits aleatórios através de um canal óptico, transmitindo sinais de intensidade mesoscópica e usando geradores físicos de sinais aleatórios. O processo se inicia com uma chave secreta compartilhada entre cada par de usuários, e onde cada seqüência recebida estabelece o ciframento do próximo bit a ser enviado. A segurança do sistema é estabelecida dentro do alcance onde o legítimo receptor, possuindo a cliave compartilhada, tenha uma relação sinal/ruído aceitável, e esta relação apresente vantagens sobre a relação sinal/ruído do intruso próximo ao emissor, que desconhece a chave utilizada. Esses sinais podem ser opticamente amplificados mantendo-se a segurança da informação transmitida dentro do alcance definido para a operação do sistema. Um ataque a força bruta para se determinar a chave utilizando o algoritmo quântico de Grover para busca leva a um esforço crescente em forma exponencial e x/2 onde o expoente x é proporcional ao comprimento da chave secreta inicialmente compartilhada. Essa busca pode se tornar inviável computacionalmente com um comprimento adequado da chave inicial, ou ainda através de muitos ciclos de emissão antes dessas chaves virem a ser utilizadas para ciframento de dados. Um protocolo controla os passos necessários para essa distribuição de chaves e inclui, além de procedimentos padrão, comandos específicos para garantir que o ruído quântico não permita ao intruso correlacionar os sinais gerados para ciframento com dados eventualmente cifrados. A segurança provida pelo sistema e pelo protocolo associado advém do ruído quântico da luz no canal óptico quântico e da chave secreta inicialmente compartilhada. A invenção, que contém uma fonte de bits aleatórios, não apresenta dependência exclusiva dessa fonte particular, que consiste de uma fonte de luz coerente limitada por ruído 'shot' seguida de um sistema rápido de detecção, também limitado por ruído 'shot'. Esse sistema de detecção fornece sinais de voltagem (ou de corrente) com dois valores possíveis correspondentes aos sinais algébricos (+ ou -) das voltagens em relação ao número médio de fótons emitido pela fonte de luz durante os intervalos de tempo da ordem da duração dos bits. Esses sinais aleatórios de voltagem constituem a saída binária aleatória do gerador fisico aleatório (PhRG). O presente sistema de distribuição de chaves permite o acoplamento a sistemas de comunicação pública em geral, como sistemas de telefonia, de rádio e computacionais, através de ciframento 'one-time-pad'.