ORNL hold med Los Alamos, EPB for at demonstrere næste generations netsikkerhedsteknologi

Et team af forskere fra Department of Energy's Oak Ridge og Los Alamos National Laboratories har indgået partnerskab med EPB, et forsynings- og telekommunikationsselskab i Chattanooga, at demonstrere effektiviteten af ​​kvantenøgledistribution i metroskala (QKD) som et middel til sikker kommunikation for landets elleverandører. Denne indledende milepæl er en del af teamets treårige projekt med fokus på næste generations netsikkerhed.

QKD udnytter kvantemekanikkens iboende tilfældighed til at autentificere og kryptere data. Teknologien giver to parter mulighed for at dele en hemmelig "nøgle" og advarer begge parter om enhver tredjeparts indtrængen, en kritisk sikkerhedskapacitet, da mere af landets net er moderniseret, og data flyttes online.

Målet med denne indledende demonstration, dirigeret af ORNLs Nick Peters og Phil Evans, Los Alamos's Ray Newell og Glen Peterson, og EPB's Tyler Morgan, Ken Jones, og Steve Morrison, skulle bevise interoperabiliteten af ​​forskellige QKD-systemer. ORNL seniorforsker Peters sagde, at fordi forsyningsselskaber stort set er regionale, udbydere bruger en blanding af komponenter og har fluktuerende opgraderingsplaner. At sikre, at forskellige forsyningsudbydere kan fungere synkroniseret på tværs af landets elnet, er afgørende for at realisere potentialet i QKD på nationalt plan.

For at forberede demonstrationen, ORNL-forskerne modificerede et kommercielt QKD-system, mens Los Alamos udviklede sit eget tilpassede system internt; begge systemer genererede separate nøgler, når grænsefladen er på en "pålidelig node, " eller sikker informationsudveksling, genereret en tredje nøgle, som derefter blev fordelt mellem Los Alamos- og ORNL-systemerne.

"Denne demonstration opnåede to ting:den viste, at forskellige systemer kan fungere sammen, og den etablerede den nødvendige funktionalitet til at videresende nøgler over større afstande, som man ofte støder på på elnettet, sagde Peters, leder af ORNLs kvantekommunikationsteam.

Tilføjet Ray Newell, Los Alamos-forsker og leder af deres kvantekommunikationshold:"Nylige demonstrationer i Los Alamos har vist, at QKD-systemer kan fungere på eksisterende elektrisk infrastruktur i virkelige omgivelser, herunder under et historisk snefald. Vores partnerskab med ORNL og EPB viser, at forsyningsselskaber kan realisere fordelene ved kvantesikkerhed ved at bruge en blanding af distinkte, men interoperable kommunikationssystemer."

Både ORNL og Los Alamos har dedikeret mange år til at udvikle kvantekommunikationssystemer, og flere teknologier udviklet af laboratorierne er i øjeblikket licenseret til industrien.

Demonstrationen fandt sted på EPB, hvilken, ifølge ORNL's Evans, er en ideel partner, fordi forsyningsvirksomheden har etableret et fiberoptisk netværk i overensstemmelse med sin elektriske distributionsinfrastruktur. Udover det, "de er engageret med os i flere projekter for at lette næste generations teknologier for at sikre vores nations infrastruktur, " han tilføjede.

"For EPB, partnerskab med Oak Ridge og Los Alamos National Laboratories er en mulighed for at teste nye teknologier og bedste praksis for at hjælpe med at opretholde sikkerheden og pålideligheden af ​​elnettet for alle i Amerika, " sagde Steve Morrison, EPB's direktør for informationssikkerhed. "Vi er beærede over at gøre vores del for at hjælpe med fremskridt i denne vigtige indsats."

På trods af demoens succes, imidlertid, der er stadig arbejde at gøre. Næste, forskerne vil arbejde hen imod at overvinde QKD's berygtede afstandsbegrænsninger.

Ligesom elektrisk modstand reducerer mængden af ​​elektricitet, der transmitteres, når afstanden øges over traditionelle elledninger, forøgelse af afstanden til fiberoptiske transmissioner reducerer gennemløbet af kvantekommunikation. For landets elnet, at øge afstandene, som disse QKD-systemer effektivt kan bruges over, er kritisk, og til det vil forskerne igen stole på betroede noder, i dette tilfælde EPB's elektriske transformerstationer.

Det endelige mål er at implementere QKD-systemer i adskillige understationer, som er placeret med mellemrum og er i stand til at videresende kvantenøglerne. ORNL's Evans sammenlignede det med et stafetløb, hvor en løber sender stafetten til en anden, hvor hver løber bærer stafetten i et bestemt interval. Ved at sende stafetten ved hver understation, før signalet går tabt, signalet genopfriskes til næste rejse og så videre, potentielt udvide rækken af ​​QKD-teknologi betydeligt.