Module emisie-recepție pentru integrare în sisteme de distribuție de cheie criptografică cuantică (QKD – Quantum Key Distribution),Acronim MERISD3C-QKD

/în , /de

Compania BlueSpace Technology derulează împreună cu Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie – IMT București în perioada 24 iulie 2025 – 23 iulie 2027 un proiect de cercetare în domeniul criptografiei și comunicațiilor cuantice ce are ca obiectiv proiectarea, realizarea, caracterizarea și testarea a două blocuri hardware – transmisie (Tx „Alice”) și recepție (Rx „Bob”) – pentru fotoni modulați în polarizare.

INFORMAȚII DESPRE PROIECT

Titlu complet: Module emisie-recepție pentru integrare în sisteme de distribuție de cheie criptografică cuantică (QKD – Quantum Key Distribution),Acronim MERISD3C-QKD

Finanțator:
 Ministerul Educației și Cercetării

Autoritate contractantă:

Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării

Programul de finanțare

Denumire completă:
 Programul 5.7 – Parteneriat pentru Inovare

Subprogram:
 Subprogramul 5.7.1 – Parteneriate pentru competitivitate

Obiectivul programului:
Sprijinirea parteneriatelor între mediul de cercetare și mediul economic pentru stimularea inovării și competitivității.

Nr. contract de finanțare: 63PTE/2025

Cod final de înregistrare: PN-IV-P7-7.1-PTE-2024-0735

Perioada de derulare: 24.07.2025-23.07.2027 (24 luni)

MEMBRII ECHIPEI

Coordonator (CO): BLUESPACE TECHNOLOGY, Director de proiect și responsabil dr. mat. Emil SIMION;

Partener 1 (P1): Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie – IMT București, responsabil CS I dr. fizician Cristian KUSKO

REZUMAT

Proiectul MERISD3C-QKD reprezintă o inițiativă de cercetare și dezvoltare în domeniul criptografiei și comunicațiilor cuantice, având ca obiectiv proiectarea, realizarea, caracterizarea și testarea a două blocuri hardware de transmisie Tx „Alice” respectiv recepție Rx „Bob” a fotonilor modulați în polarizare în vederea implementării ulterioare a acestora în sisteme de distribuție de chei cuantice – quantum key distribution (QKD) în protocolul BB84, unde canalul de transmitere a informației cuantice este de tip comunicație optică în spațiu liber.

Există două categorii de cerințe pe care aceste blocuri trebuie să le îndeplinească:

  1. transmiterea informației cuantice trebuie să fie sigură, astfel că sistemul trebuie să reziste la atacuri informatice de tip side channel și photon number splitting
  2. blocurile trebuie să funcționeze corect în condiții reale, de aceea este necesar să fie rezistente la factori externi precum vibrațiile, șocurile mecanice și termice, sau lumina parazită din mediul înconjurător.

Soluția tehnică pentru îndeplinirea acestor cerințe este realizarea blocurilor Tx și Rx din componente optice active (diode laser) și pasive bază (divizoare de fascicul, atenuatoare, componente de control al polarizării) bazate pe fibră optică. Realizarea și testarea acestor elemente hardware va permite integrarea ulterioară a acestora în sisteme QKD implementate în scenarii de comunicații optice în spațiul liber de tip dronă aeriană – stație optică la sol, respectiv satelit – stație optică la sol.

Scopul și obiectivele proiectului

Scopul principal al proiectului este de a realiza, caracteriza si valida blocurile componente TX si RX utilizabile intr-un sistem QKD care transmite informatia  cuantică prin spatiu liber, în vederea aplicării ulterioare a acestuia în scenarii de comunicații cuantice de tip  drone – stații la sol, drone – drone, sateliti – stații la sol.

Obiective specifice ale MERISD3C-QKD sunt:

  1. realizarea în integrarea blocurilor TX și RX, rezistente la perturbări externe, bazate pe componente bazate pe fibra optică. Aceste blocuri sunt proiectate să fie utilizate în aplicații de comunicații cuantice în diferite scenarii
  2. stabilirea unei legături stabile prin spațiu liber între TX și RX, care să fie funcționeze la distanțe mari, turbulențe atmosferice și lumina ambientală
  3. asigurarea securității comunicării cuantice între TX și RX, rezistența la atacurile specifice („photon spliting number” sau „side channel attack”) care asigură securitatea comunicației cuantice.

INFORMAȚII FINANCIARE

Total buget public solicitat: 1.500.000 lei

Total contribuție BlueSpace Technology: 468.834 lei

Total proiect: 1.968.834 lei.

Etapa 1 – Proiectarea sistemului

Rezultate preconizate

În cadrul primei etape urmează a fi stabilite structura și funcționarea principalelor componente ale sistemului: modulul care va trimite informația (Alice) și modulul care o va primi (Bob). Astfel vor fi stabilite și configurate toate elementele optice și electronice necesare funcționării sistemului. Produsul se va dezvolta conform principiului security by design sens in care va fi stabilita structura documentației de securitate, conform cu standardele europene de securitate (EUCC).

Impactului cognitiv și socio-economic

Această etapă va ajuta specialiștii BlueSpace Technology și IMT să își consolideze expertiza în tehnologii cuantice și în proiectarea unor echipamente extrem de sensibile, folosite pentru comunicații sigure. Se vor pune bazele pentru ca BlueSpace Technology să poată dezvolta și produce astfel de echipamente. Cunoștințele dobândite vor contribui  la dezvoltarea comunicațiilor cuantice și la întărirea spațiului cibernetic național.

Rezultate obținute

În prima etapă a proiectului au fost realizate modelele schematice pentru modulele care trimit și primesc informația (TX/RX), împreună cu montajul experimental necesar testării funcționării blocului de transmisie. A fost dezvoltat modelul pentru controlul polarizării surselor optice, iar soluția propusă a fost validată prin simulări experimentale. De asemenea, a fost construit un model preliminar pentru schema de certificare conform standardului european EUCC și a fost verificată trasabilitatea componentelor electronice majore. În paralel, echipa a caracterizat și calibrat sursele de fotoni, a realizat diagrama bloc și montajul experimental pentru modulul de recepție (RX) și a elaborat schema electrică preliminară pentru modulul de control al polarizării. Rezultatele au fost diseminate in cadrul următoarelor comunicări științifice:

1.              Kusko Cristian, Emil Simion, Quantum Communications At Imt Bucharest And Bluespace Technology, ISIM & ISWIM 2025, Bucuresri 20-21 nov 2025, https://isimconference.eu/images/2025/Program/Scheduling_ISIM_ISWIM_Nov_2025__final.pdf

2.              C. Kusko , G. Bulzan, R. Tudor, M. Kusko, R. Rebigan Optical vortices at IMT – Bucharest, Physics, Technology and Applications, The 17th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-17) Shizuoka University, Hamamatsu Japan 16 – 22 November 2025.

3.              Emil Simion, Bogdan Costel Mocanu, Florin Nastase, Statistical Evaluation Of Entropy Generators: Analysis Of Second-Order Errors In Nist Sp 800-22 Tests, ISIM & ISWIM 2025, Bucuresri 20-21 nov 2025,

https://isimconference.eu/images/2025/Program/Scheduling_ISIM_ISWIM_Nov_2025__final.pdf

Etapa 2 – Construirea și asamblarea echipamentelor

În această etapă vor fi construite efectiv modulele Alice și Bob și vor fi integrate toate componentele optice, mecanice și electronice într-un sistem compact și robust. Vor fi realizate, de asemenea, carcasele și elementele de protecție necesare pentru utilizarea echipamentelor în condiții reale (exterior, variații de temperatură, vibrații etc.).

Impactului cognitiv și socio-economic

Echipa implicata in implementarea proiectului va dobândi experiență practică în realizarea de sisteme de comunicații cuantice. Rezultatele acestei etape vor contribui la creșterea capacităților BlueSpace Technology de a dezvolta și produce tehnologii cuantice. Pe termen lung, aceste rezultate pot genera locuri de muncă în industrii de înaltă tehnologie și pot oferi noi instrumente de securitate pentru infrastructuri critice (energie, sănătate, finanțe, administrație).

Etapa 3 – Testarea în condiții reale și validarea finală

Echipamentele dezvoltate vor fi testate în situații reale: transmiterea de date prin aer între două puncte sau prin fibră optică. Testele vor evalua daca sistemul funcționează conform specificațiilor de proiectare, ținta propusa de maturitate tehnologică  fiind TRL6. In cadrul etapei va fi elaborata documentația de securitate, precum și o cerere de brevet pentru protejarea inovațiilor obținute.

Impactului cognitiv și socio-economic

Echipa proiectului va demonstra în practică funcționarea comunicațiilor cuantice în medii reale, ceea ce va reprezenta un avans important pentru acest domeniu de cercetare și dezvoltare. Această etapă va arăta că produsul dezvoltat poate integra astfel de tehnologii în rețele viitoare, contribuind la securitatea cibernetică a entităților esențiale și importante, precum și la conectarea României la inițiativele europene de comunicații cuantice. În plus, brevetul obținut va crește valoarea economică a proiectului și va sprijini competitivitatea industriei locale.