LA TEORIA QUÀNTICA I LES SEVES APLICACIONS.pptx

LA TEORIA QUÀNTICA I LES SEVES APLICACIONS

COM AFECTARAN LES TECNOLOGIES QUÀNTIQUES A LA TRANSMISSIÓ I LA SEGURETAT DE LA INFORMACIÓ?

Mariona Salamero Baró 2n Batx. A TR - 2024/25

CONTINGUTS

1. Inicis

2.1. Criptografia quàntica

2. La teoria quàntica

2.2. Ordinadors i computació quàntica

3. Conclusions

INICIS

Preguntes de recerca:

• Com afecten i afectaran les tecnologies quàntiques a la transmissió i la seguretat de la informació de la societat actual?
• Ens hem de preocupar?

Ordinadors quàntics

Objectiu:

• Estudiar el món quàntic.
• Ús de tecnologies quàntiques per a la transmissió i la seguretat de la informació.

Criptografia quàntica

INICIS

Hipòtesi: És possible que la criptografia quàntica reemplaci els sistemes de xifratge actuals.

TEORIA QUÀNTICA

BLOC 2

BLOC 1

Ordinadors i computació quàntica

Criptografia quàntica

TEORIA QUÀNTICA

Estudia la matèria en les seves proporcions més petites, naturalesa a escala atòmica i subatòmica.

Max Planck

Terme quàntum

• Radiació electromagnètica per salts, de manera discreta.
• L'energia es propaga i s’absorbeix en quantitats mínimes o quants.

TEORIA QUÀNTICA

Principi d’incertesa de Heisenberg No posició i velocitat a la vegada.

Dualitat ona-partícula No diferències partícules i ones.

Entrellaçament Partícules vinculades separades per grans distàncies.

Superposició Diversos valors d’una característica.

CRIPTOGRAFIA QUÀNTICA

Canals de comunicació segurs per a l’intercanvi de claus.

QKD (Quantum Key Distribution)

Quàntica

Clàssica

Generació de claus amb fotons per xifrar posteriorment.

Xifrar missatges per ocultar-ne el significat.

CRIPTOGRAFIA QUÀNTICA

S'envien fotons a través d’un cable de fibra òptica, flux en una única direcció.

Sistemes QKD

L’emisor i el receptor comparen fotons i formen la clau amb què es xifrarà el missatge.

Protocols més importants

Qualitat molt important i única: es poden detectar espies interceptar el missatge.

E91

BB84

CRIPTOGRAFIA QUÀNTICA

Satèl·lits quàntics

Fotons entrellaçats a l'espai.

Futur de la transmissió de la informació!

L’espai, mitjà de comunicacions quàntiques, entorn buit, lliure de turbulències i distorsions.

Experiències online àgils i segures.

ORDINADORS I COMPUTACIÓ QUÀNTICA

Dispositiu de càlcul que fa ús de fenòmens de la teoria quàntica, poden estar en dos estats simultàniament.

Propietats quàntiques per resoldre problemes complexos que ordinadors clàssics no poden resoldre (o resoldre ràpidament).

Computació quàntica

Qúbits Unitat bàsica d’informació (0, 1 i 0+1).

Esfera de Bloch

ORDINADORS I COMPUTACIÓ QUÀNTICA

Dificultats que limiten la construcció

XIFRATGES ACTUALS

• Qubits en entorns molt freds, a prop de zero absolut (-273,15 ºC).

• Errors i la incoherència (pèrdua estat quàntic del qubit per inestabilitat i la interacció amb l’entorn).

• Soroll i interferències ambientals.

• Materials superconductors.

• Gran despesa econòmica.

Clau asimètricaRSA

Clau simètricaAES

sola clau per xifrar i desxifrar el missatge

dues claus, una privada i una pública

En 20 anys mancances cobertes!

ORDINADORS I COMPUTACIÓ QUÀNTICA

Criptografia post quàntica

Sistemes criptogràfics segurs contra ordinadors tant quàntics, operats amb ordinadors clàssics.

Enric Hernàndez

Marc de ciberseguretat del NIST

Normes, pautes i millores per ajudar a les organitzacions a la gestió i reducció de riscos relacionats de ciberseguretat.

CONCLUSIONS

REEMPRENEM...

Hipòtesi: És possible que la criptografia quàntica reemplaci els sistemes de xifratge actuals.

Preguntes de recerca:

• Com afecten i afectaran les tecnologies quàntiques a la transmissió i la seguretat de la informació de la societat actual?
• Ens hem de preocupar?

CONCLUSIONS

La criptografia quàntica reemplaçarà i està reemplaçant actualment els sistemes de distribució de claus.

Hipòtesi

Les tecnologies quàntiques canviaran la distribució d'informació, claus i modificaran mètodes de xifratge actuals.

Preguntes

Nous àmbits de la criptografia com criptografia post-quàntica i sistemes QKD.

No ens hem de preocupar

• Més sistemes de criptografia post quàntica.
• Col·laboració amb projectes i empreses de satèl·lits quàntics.

CONCLUSIONS

• Teoria quàntica en estat embrionari, a mesura que avanci més aplicacions a implementar.

• La criptografia quàntica, mètode eficaç, gran seguretat, identificar intrusos.

• Els satèl·lits quàntics i les xarxes quàntiques, gran estabilitat de comunicació sense interferències en els fotons, futur de les comunicacions europees en menys de 10 anys.

• Dificultats per la construcció d'ordinadors quàntics (despesa energètica, incoherència, espai necessari i elevats costos).

• Experts en l’àmbit no han de restar tranquils.

GRÀCIES

Mariona Salamero Baró 2n Batx. A TR - 2024/25