Urząd Miasta Krakowa stał się pierwszą instytucją, która została połączona z centrum obliczeniowym przy wykorzystaniu technologii kwantowej dystrybucji klucza. Rozwiązanie to zostało wdrożone przez Akademickie Centrum Komputerowe Cyfronet AGH i stanowi przełom w obszarze bezpiecznej komunikacji cyfrowej. Zastosowanie technologii kwantowych wzmacnia pozycję Krakowa jako miasta inwestującego w najbardziej zaawansowane narzędzia cyberbezpieczeństwa.
Kwantowa dystrybucja kluczy szyfrujących, znana jako QKD (Quantum Key Distribution), należy do najnowocześniejszych technologii kryptograficznych. Jej działanie opiera się na prawach mechaniki kwantowej, które umożliwiają tworzenie i przesyłanie kluczy szyfrujących w sposób zasadniczo różny od klasycznych metod. Charakterystyczną cechą QKD jest to, że każda próba przechwycenia transmisji powoduje natychmiastowe zniszczenie klucza oraz uruchomienie sygnału alarmowego. Klucze generowane są na bieżąco, w czasie rzeczywistym, co eliminuje konieczność ich magazynowania i znacząco zwiększa poziom ochrony danych.
Specjaliści z ACK Cyfronet AGH zaprojektowali, zbudowali i uruchomili system kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących pomiędzy Urzędem Miasta Krakowa a Cyfronetem AGH. Jest to pierwsze tego typu połączenie w regionie. System umożliwia bezpieczne przesyłanie kluczy szyfrujących, które wykorzystywane są do zabezpieczania łącza sieciowego o przepustowości 100 gigabitów na sekundę.
Zastosowanie technologii QKD znacząco wyprzedza obecnie obowiązujące standardy zabezpieczeń. Ma to szczególne znaczenie w kontekście przyszłych zagrożeń związanych z rozwojem komputerów kwantowych, które potencjalnie mogłyby zostać wykorzystane do łamania stosowanych dziś metod szyfrowania. Wdrożenie tej technologii przyczynia się tym samym do ochrony krytycznej infrastruktury Krakowa.
Realizacja projektu jest efektem współpracy pomiędzy Akademią Górniczo-Hutniczą a Urzędem Miasta Krakowa. Rozwiązanie to wpisuje się w założenia Cyfrowej Tarczy Krakowa, której celem jest zapobieganie zagrożeniom w cyberprzestrzeni jeszcze przed ich wystąpieniem.
Technologia kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących uznawana jest za niemożliwą do złamania. Jej bezpieczeństwo wynika bezpośrednio z praw fizyki, a nie – jak w przypadku klasycznego szyfrowania – z matematycznych algorytmów. Oznacza to, że próba podsłuchu lub skopiowania klucza prowadzi do jego zniszczenia lub zniekształcenia, co pozwala natychmiast wykryć ingerencję w transmisję. Klucz nie istnieje jako trwały obiekt możliwy do skopiowania, lecz jest generowany i przesyłany w sposób zależny od zasad mechaniki kwantowej, co uniemożliwia jego przejęcie bez pozostawienia śladu.
Infrastruktura ochrony danych stworzona przez specjalistów z Cyfronetu stanowi element szerszego ekosystemu bezpieczeństwa. Rozwiązanie to poszerza ofertę usług świadczonych przez jednostkę zarówno na rzecz środowiska akademickiego, jak i przedsiębiorców. Połączenie QKD zostało utworzone również pomiędzy głównym a zapasowym centrum danych Cyfronetu. Jak podkreśla K. Krawentek, zastępca dyrektora ACK Cyfronet AGH, przy współdzieleniu zasobów obliczeniowych superkomputerów Ares, Athena i Helios oraz systemów pamięci masowych, kluczowe jest zapewnienie najwyższego możliwego poziomu zabezpieczeń danych przesyłanych pomiędzy dwiema lokalizacjami.
Wdrożenie technologii kwantowej dystrybucji kluczy szyfrujących w Krakowie stanowi część znacznie większej inicjatywy realizowanej w Europie. Jej celem nie jest tworzenie pojedynczych, odizolowanych połączeń, lecz budowa rozległej sieci obejmującej obszar Unii Europejskiej. W Polsce takie połączenia powstają w ramach projektu PIONIER-Q i łączą centra komputerów dużej mocy z wybranymi ośrodkami miejskich sieci komputerowych.
W latach 2026–2028, w ramach europejskiej inicjatywy European Quantum Communication Infrastructure (EuroQCI), Cyfronet wspólnie z partnerami będzie realizował połączenia z krajami położonymi w pobliżu Polski. Budowana sieć ma na celu ochronę wrażliwych danych oraz infrastruktury krytycznej poprzez integrację systemów opartych na mechanice kwantowej z istniejącą infrastrukturą komunikacyjną, tworząc dodatkową warstwę bezpieczeństwa.
