Nedávno jsme v tiskové zprávě informovali o prvním uskutečněném meziměstském přenosu kvantových klíčů v České republice, který byl spuštěn 1. 7. 2021 v rámci projektu OPENQKD na trase Ostrava–Těšín (Polsko) v optické infrastruktuře české sítě CESNET a polské PSNC.

Na QKD trase je instalován systém Systém Cerberis 3 od IDQuantique doplněný o šifrovače Centauris 6140. Šifrovače mají schopnost šifrovat a dešifrovat maximální provoz 40 Gb/s. Celý systém je konfigurován tak, že klíče QKD jsou přenášeny mezi systémem QKD a šifrováním přes vyhrazené rozhraní s využitím standardu ETSI GS QKD 014 založeném na REST API. Klíče QKD se používají k šifrování a dešifrování provozu v šifrováčích Centuaris pomocí 256 bitových klíčů AES. Šifrovače si vyměňují šifrovaný provoz pomocí nezávislé trasy zapojené do jednotek systému QKD – jednotky jsou propojeny pomocí rozhraní 10 Gb/s a schopné plného šifrování linky 10 Gb/s. Šifrovaný provoz je směrován pomocí páteřních přenosových systémů CESNET a PSNC DWDM.

Celý QKD systém se skládá ze tří částí, které jsou umístěny v uzlu v Ostravě a Těšíně:

  • optická část QKD zajišťující kvantový a servisní kanál,
  • řízení uzlu QNC (Quantum Node Controller) umožňující jeho integraci do KMS (Key Management System),
  • šifrovače.

Distribuované klíče pomocí QKD jsou náhodné. Princip kvantového generátoru náhodných čísel je vysvětlen v článku časopisu Nature. V případě trasy Ostrava–Těšín dosahuje rychlost generování klíčů stabilní hodnoty okolo 2 kbit/s. Klíče ustanovené přes kvantový kanál se uchovávají v QKD uzlech trasy a jsou využívány šifrátory, které pro sestavení každé šifrované relace potřebují 256 bitů.

Vytvořená QKD trasa je využívána primárně pro experiment v rámci OPENQKD projektu, který má ukázat možnosti zabezpečení distribuovaných výpočtů mezi dvěma superpočítačovými centry – v tomto případě IT4Innovations a PSNC. QKD link mezi Ostravou a Těšínem je důležitý i vzhledem ke skutečnosti, že byl realizován v heterogenním prostředí dvou sítí CESNET a PSNC, což potvrzuje i zájem o různé technické detaily, který přichází z řad komunity sdružující se kolem evropské kvantové komunikační infrastruktury.

Kromě této aktivity v H2020 programu VŠB – Technická univerzita Ostrava vede projekt QUANTUM5 financovaný z NATO výzkumného programu SPS a je členem národního konsorcia NESPOQ společně s CESNET a VUT v Brně.

IT4Innovations a CESNET jsou spolu součástí e-INFRA CZ, což je unikátní e-infrastruktura pro výzkum a vývoj v ČR, která představuje transparentní prostředí poskytující komplexní kapacity a zdroje pro přenos, ukládání a zpracování vědeckých dat všem subjektům zabývajícím se výzkumem a vývojem bez ohledu na to, v jakém odvětví je provádí. Vytváří tak komunikační, informační, úložnou a výpočetní základnu pro výzkum a vývoj na národní i mezinárodní úrovni a poskytuje rozsáhlé ucelené portfolio služeb v oblasti ICT, bez nichž moderní výzkum a vývoj nemůže být realizován. Dalším členem e-INFRA CZ je CERIT-SC.