Consórcio da Turíngia desenvolve chip QKD em escala milimétrica

De acordo com pt.wedoany.com-Seis parceiros de pesquisa e indústria do estado da Turíngia lançaram um novo projeto com o objetivo de integrar um sistema de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) em um chip de silício de tamanho milimétrico, compacto o suficiente para ser utilizado em módulos SFP em hardware de rede comum.

O projeto, denominado "Unidade de Análise de Polarização Integrada Fotonicamente e Processamento de Fóton Único" (PIC-PAM), é financiado pelo Programa de Promoção da Pesquisa, Tecnologia e Inovação do Estado da Turíngia (FTI), com cofinanciamento da União Europeia, e tem duração de três anos. O núcleo de todo o projeto é o desenvolvimento de um chip de silício capaz de integração monolítica, reunindo todas as unidades funcionais necessárias para a Distribuição Quântica de Chaves, como análise de polarização, detectores de fóton único e eletrônica de timestamp.

O QKD baseado em fótons emaranhados é considerado um método fisicamente seguro para geração e distribuição de chaves criptográficas. As informações são codificadas no estado de polarização de fótons individuais, e qualquer tentativa de espionagem altera detectavelmente o estado quântico do fóton. Os sistemas atuais de QKD dependem de montagens laboratoriais optomecânicas complexas, enquanto o projeto PIC-PAM busca comprimir esses componentes em um chip de escala milimétrica. O Instituto Fraunhofer de Óptica Aplicada e Engenharia de Precisão (IOF) é responsável pelo desenvolvimento de componentes fotônicos baseados em nitreto de silício, incluindo a unidade de análise de polarização, divisores de feixe e acopladores ópticos para conexão entre fibra e chip. O Instituto IMMS de Microeletrônica e Sistemas Mecatrônicos é responsável pelo desenvolvimento da camada eletrônica, que inclui diodos de avalanche de fóton único (SPAD) como detectores de fóton único e uma eletrônica de timestamp recém-desenvolvida (Time-Tagging ASIC). A X-FAB Global Services GmbH ajustará seu processo CMOS para permitir a fabricação conjunta das camadas fotônica e eletrônica na mesma pastilha de silício.

O chip final será integrado pela AIM Micro Systems GmbH em módulos compactos no formato Small Form-factor Pluggable (SFP). SFP é um formato de placa amplamente utilizado em data centers e ambientes de rede para conectar dispositivos de rede, como switches ou roteadores, a fibras ópticas ou cabos de cobre, sendo responsável pela conversão de sinais entre o dispositivo e o meio de transmissão. Como líder do consórcio, a Quantum Optics Jena GmbH também é responsável pelo desenvolvimento de fontes de fótons compatíveis com detectores SPAD e pela montagem do sistema de demonstração geral do projeto.

O contexto do projeto decorre da ameaça que os computadores quânticos representam para a criptografia assimétrica tradicional. Além do QKD, a indústria também está avançando na Criptografia Pós-Quântica (PQC) como medida de resposta. A PQC é uma abordagem puramente baseada em software, que não requer suporte fotônico. Essas duas linhas tecnológicas não são mutuamente exclusivas, mas atendem a diferentes modelos de ameaça e requisitos de infraestrutura. O anúncio do projeto não fornece dados específicos sobre distância de transmissão, taxas de chave alcançáveis ou interoperabilidade com componentes de rede existentes. Da mesma forma, o anúncio carece de informações sobre custos e requisitos de certificação, essenciais para a viabilidade de mercado futuro em ambientes regulamentados, como data centers ou redes governamentais.