Q.DOT - Oblivious Transfer Quântico Distribuído

A necessidade de proteger a privacidade de dados sensíveis, recolhidos por terceiros, tem levado à implementação de várias medidas a nível mundial que impossibilitam a análise e partilha desta informação entre entidades. De forma a extrair valor a partir do seu processamento, é necessária uma solução que permita a análise desta informação sem comprometer a privacidade dos envolvidos.

Isto é possível através de um conceito criptográfico, conhecido como Secure Multiparty Computation (SMC), que tem por base a execução de transferências de informação feitas através da primitiva Oblivious Transfer (OT).

No entanto, para que a prática corrente de SMC seja uma realidade, é necessária a capacidade de processar um grande número de OTs com segurança. Por este motivo, é fundamental o desenvolvimento eficiente e seguro de cada OT – duas características em que a criptografia quântica poderá ter uma vantagem competitiva.

O projeto Q.DOT, iniciado em outubro de 2019 e com uma duração de 32 meses, tem como objetivo desenvolver uma solução prática e escalável para a geração e distribuição de chaves quânticas, utilizando a primitiva Oblivious Transfer (OT).

O desenvolvimento desta tecnologia abre portas a aplicações de SMC, uma metodologia que permite que vários utilizadores possam calcular um resultado conjunto, mantendo os seus inputs privados.

A Capgemini Engineering participa neste projeto na qualidade de promotor líder, alavancando o seu expertise em gestão de projetos, definição de requisitos e use cases, integração, teste e validação de soluções.

Assim, a Capgemini Engineering pretende desenvolver um protótipo industrial que visa demonstrar não só a geração e distribuição de chaves oblívias (hardware), mas também a utilidade de aplicações de SMC no setor automóvel que podem ser alavancadas com recurso a tecnologias quânticas (software).

O projeto iniciou com desafios já conhecidos, associados à implementação física da solução proposta e também da obtenção de taxas suficientemente altas de produção de chaves, considerando um ambiente real e aparelhos imperfeitos. Havia também o desafio relativo à escolha de um use case que justificasse a necessidade de computação segura, e dotado da versatilidade necessária para impactar futuras implementações reais deste conceito.

Durante a execução do projeto, novos desafios surgiram relativos ao desenho do use case, nomeadamente, torná-lo tecnologicamente menos complexo quanto possível, sem reduzir o potencial espetro de utilizadores finais. O use case foi então adaptado para considerar cenários mais simples, garantindo a existência de soluções para cenários mais gerais, passíveis de futura adoção.

Acerca da fase de setup experimental, surgiram vários desafios relativos às dimensões do protótipo, bem como à análise de custo-eficácia dos vários componentes, mitigados com recurso a simplificações no setup.

Os resultados esperados deste projeto envolvem a produção de OTs com segurança melhorada, bem como uma redução da complexidade computacional. Por exemplo, esta solução não é suscetível a ataques de “interceção agora, desencriptação depois”, uma clara vantagem face às alternativas clássicas. Similarmente a outros protocolos de criptografia quântica, (p.e., QKD), a performance da solução de OTs desenvolvida pela Capgemini Engineering estará destinada a melhorar com o progresso da tecnologia.

Sendo fiel ao seu ADN, a Capgemini Engineering continua a procurar as soluções mais inovadoras para responder à única constante dos dias de hoje: a mudança. Com tecnologias emergentes como Quantum e o crescente poder computacional, os ciberataques estão-se a tornar cada vez mais comuns. É por isso que a Capgemini Engineering já está a explorar as soluções de amanhã, nas áreas das comunicações quânticas e criptografia, para melhor conectividade, segurança e privacidade, de forma a continuar a apoiar os seus clientes e parceiros a criarem comunicações mais seguras para todos.

Este projeto permitirá à Capgemini Engineering ganhar experiência na área da criptografia baseada em OTs, que ainda não foi explorada da mesma forma que outras soluções de distribuição de chaves. Não só isso, mas também a acumulação de experiência laboratorial e experimental também nos dá uma visão mais abrangente dos desafios práticos que o futuro guarda.

Aplicar estas soluções a computações multiparty que envolvam participantes não confiáveis irá abrir portas ao mercado da computação segura através de OTs quânticas, ao mesmo tempo que potenciará o mercado de comunicações seguras, movidas através da distribuição de chaves quânticas.