Falha simples pode comprometer a segurança da criptografia quântica

A distribuição quântica de chaves (QKD) representa uma inovação avançada em segurança de comunicações, utilizando princípios da mecânica quântica para criar chaves secretas entre duas partes, mesmo sob monitoramento externo. O diferencial técnico da QKD está na sensibilidade dos sinais quânticos: qualquer tentativa de interceptação altera o estado desses sinais, gerando erros detectáveis e alertando os usuários sobre possíveis invasões.

Um dos desafios técnicos enfrentados por sistemas QKD, especialmente em comunicações ópticas sem fio (OWC), é o erro de apontamento, que ocorre quando transmissor e receptor não estão perfeitamente alinhados. Pequenas desalinhanças, causadas por vibrações mecânicas, turbulência atmosférica ou imperfeições nos sistemas de alinhamento, podem comprometer a integridade dos sinais quânticos, afetando diretamente a confiabilidade do sistema.

Para aprofundar a compreensão desse fenômeno, pesquisadores desenvolveram um novo modelo analítico que combina estatísticas de desalinhamento de feixe com a teoria de detecção de fótons quânticos. Utilizando distribuições Rayleigh e Hoyt para simular variações horizontais e verticais do feixe, o estudo permitiu calcular, de forma inédita, taxas de erro e probabilidades de filtragem sob diferentes condições de apontamento, além de quantificar o quantum bit error rate (QBER) e a taxa de geração de chaves seguras (SKR).

Os resultados indicam que o aumento do desalinhamento do feixe eleva o QBER e reduz a SKR, impactando negativamente a performance do sistema. A ampliação da abertura do receptor pode mitigar parcialmente esses efeitos, mas há limites práticos. Curiosamente, o estudo revelou que desalinhamentos assimétricos podem, em certos cenários, oferecer desempenho superior ao de erros perfeitamente simétricos. Essas descobertas trazem novas perspectivas para o aprimoramento de sistemas QKD, com potencial para aplicações futuras em redes de comunicação altamente seguras.