La empresa de servicios públicos de Chattanooga que inició el primer servicio de Internet Gig en el hemisferio occidental utilizando su red de fibra óptica ahora está usando esa misma red troncal de fibra para ser pionera en un nuevo método de ciberseguridad que literalmente podría ser un salto cuántico por delante de cualquier otra empresa de servicios públicos en América del Norte.

El jueves, EPB recibió a los principales investigadores en física cuántica del Laboratorio Nacional de Los Álamos y del Laboratorio Nacional de Oak Ridge para probar un nuevo tipo de red de control de ciberseguridad que se considera mucho más segura y menos vulnerable a los ciberataques que cualquier control existente. El nuevo sistema CEDS (Cybersecurity for Energy Delivery Systems) utiliza tecnología cuántica para cifrar los mensajes enviados a lo largo de la red inteligente de EPB y se probó a lo largo de una ruta de 21 kilómetros el jueves.

"Esta es probablemente la red cuántica más avanzada del país, especialmente si se tiene en cuenta que se trata de un entorno de servicios públicos real", dijo Nicholas Peters, líder del grupo de investigación de ciencia cuántica en ORNL, que llegó por primera vez a EPB hace cuatro años como parte del programa de becas de ingeniería de EPB. "Si algo es seguro sin tener en cuenta la informática (como ocurre con la tecnología cuántica), no hay que preocuparse de que los avances en la potencia informática rompan el algoritmo y comprometan la seguridad".

La ciberseguridad es una de las principales prioridades del Departamento de Energía de Estados Unidos, que financia investigaciones para ayudar a protegerse contra los piratas informáticos que amenazan con interferir con la red eléctrica de Estados Unidos. En 2018, el Departamento de Energía de Estados Unidos creó la Oficina de Ciberseguridad, Seguridad Energética y Respuesta a Emergencias con un presupuesto anual de 28 millones de dólares para investigar tecnologías que ayuden a prevenir, detectar y mitigar los ciberataques, con énfasis en las comunicaciones y las operaciones basadas en la nube.

En la Autoridad del Valle de Tennessee , un equipo de 60 expertos en ciberseguridad en el centro de Chattanooga monitorea más de mil millones de posibles ciberamenazas cada día.

La red eléctrica utiliza mensajes cifrados para enviar y controlar el flujo de electricidad, pero los ordenadores y los piratas informáticos cada vez son más capaces de descifrar los códigos matemáticos que se esconden detrás de ese cifrado, según afirmaron los funcionarios del DOE. La tecnología cuántica utiliza las leyes de la física para codificar los mensajes de forma que se pueda detectar inmediatamente cualquier ataque.

El jueves, los investigadores llevaron a las instalaciones de distribución de EPB una variedad de láseres, dispositivos electrónicos y detectores para dirigir la luz infrarroja a través de algunas de las fibras ópticas no utilizadas de EPB y demostrar cómo se podrían utilizar tres sistemas de cifrado cuántico diferentes en una infraestructura de red eléctrica. Durante la prueba, los investigadores enviaron y recibieron una serie de números conocidos como clave mediante el protocolo de distribución de claves cuánticas o QKD, que prácticamente garantiza que nadie pueda manipular o alterar los mensajes.

El emisor emite fotones infrarrojos individuales orientados en diferentes direcciones (polarizaciones) y un receptor mide esas orientaciones. En mecánica cuántica, si se mide la polarización de un fotón, se lo altera instantáneamente de un estado a otro y cualquier intento de pirateo se detecta de inmediato.

"Estamos enviando fotones individuales, o partículas de luz, en las que codificamos información cuántica", dijo el Dr. Raymond Newell, científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos. "Mediante la medición y extracción de esa información, podemos generar datos seguros, como contraseñas para el sistema. No se basan en la complejidad matemática como la mayoría de los cifrados, sino en las leyes subyacentes de la física".

Los investigadores de ORNL se sintieron atraídos por EPB tanto por su red de fibra óptica que abarca toda la ciudad como por la voluntad de la empresa de servicios públicos de compartir los esfuerzos de investigación, incluido su programa Engineers Scholars.

"Es sorprendente que EPB nos permita venir aquí y perturbar sus vidas realizando estos proyectos de demostración", dijo Peters.

Steve Morrison, director de seguridad de la información de EPB, dijo que la empresa de servicios públicos propiedad de la ciudad ha estado trabajando con el DOE en seguridad cuántica durante más de tres años como parte de sus esfuerzos de investigación para ser líder en la industria.

"Tenemos un verdadero campo de pruebas para estas nuevas tecnologías gracias a nuestra red eléctrica inteligente", afirmó Morrison. "Hemos aprendido mucho de estas pruebas y seguimos perfeccionando estas tecnologías de forma que nos ayuden a tener una red eléctrica más segura y fiable y a seguir posicionando a Chattanooga como líder".

El enfoque cuántico aún presenta problemas técnicos en una red real que funcione con transformadores, interruptores y miles de kilómetros de cables. Actualmente, los fotones solo pueden enviarse a unos 160 kilómetros a través de un cable de fibra óptica antes de que sus propiedades cuánticas cambien, por lo que las conexiones de transmisión a larga distancia aún enfrentan algunos desafíos.

Pero Duncan Earl, un ex investigador de ORNL que ahora es presidente y director técnico de Qubitekk en San Diego, que construyó gran parte del equipo probado el jueves, dijo que la tecnología cuántica en última instancia ofrece la oportunidad de una computación y un cifrado mucho más seguros y rápidos.

"Pudimos conseguir una mejor financiación en San Diego, pero es bueno traer esta tecnología a casa y EPB es una empresa de servicios públicos increíble y progresista con la que podemos trabajar en estos proyectos", afirmó Earl. "No puedo ni imaginarme trabajar con ninguna otra empresa de servicios públicos".