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Rede óptica atinge 1,6 terabits enquanto protege dados de ameaças quânticas
por Anselmo Gomes
Pesquisadores desenvolveram uma arquitetura inovadora de interconexão óptica que aborda simultaneamente dois desafios críticos enfrentados pelos data centers de inteligência artificial: consumo massivo de energia e ameaças iminentes à segurança quântica. O sistema alcança velocidades de transmissão de dados de 1,6 terabits por segundo enquanto integra tecnologia de distribuição de chaves quânticas para proteger contra futuros ataques de computadores quânticos.
A inovação, detalhada em um estudo publicado esta semana na Advanced Photonics, surge em um momento em que os data centers de IA enfrentam pressão sem precedentes. De acordo com projeções recentes do Departamento de Energia, espera-se que os data centers consumam 67% da eletricidade dos EUA até 2028, enquanto os avanços da computação quântica ameaçam tornar os métodos atuais de criptografia obsoletos na próxima década.
A equipe de pesquisa, liderada por X. Ji, desenvolveu o que eles chamam de "arquitetura de transmissão de dados DSP-lite com segurança quântica" que usa transmissão coerente auto-homódina combinada com distribuição de chaves quânticas por meio de tecnologia de fibra multinúcleo. Esta abordagem permite que dados clássicos e sinais de segurança quântica coexistam em um único fio de fibra sem interferência, mantendo compatibilidade com a infraestrutura existente.
"Nosso trabalho abre caminho para a próxima geração de interconexões ópticas seguras, escaláveis e com boa relação custo-benefício, protegendo data centers orientados por IA contra ameaças de segurança quântica enquanto atende às altas demandas de aplicações modernas orientadas por dados," declararam os pesquisadores.
Em testes de laboratório usando fibra de sete núcleos, o sistema demonstrou capacidades notáveis. Durante um ensaio contínuo de 24 horas abrangendo 3,5 quilômetros de fibra, a rede sustentou uma transmissão agregada de dados clássicos de 2 terabits por segundo, mantendo uma taxa média de chave secreta de 205 kilobits por segundo. Isso gerou aproximadamente 583 chaves de criptografia seguras a cada segundo, criptografando e descriptografando com sucesso mais de 21,6 petabits de dados clássicos em tempo real sem erros.
O componente de distribuição de chaves quânticas alcançou uma taxa média de chave secreta de 229 kilobits por segundo durante os testes, suportando transmissão de dados criptografados a 400 gigabits por segundo por núcleo de fibra. Essas chaves geradas quanticamente fornecem criptografia AES-256 que permanece segura mesmo contra potenciais futuros ataques de computadores quânticos, abordando o que especialistas em cibersegurança chamam de "Dia Q" – o momento antecipado em que computadores quânticos poderiam quebrar os métodos de criptografia atuais.
O avanço representa um progresso crítico, já que concessionárias em todo o país lutam para atender às crescentes demandas de energia de aplicações de IA, com algumas regiões experimentando aumentos de custos de eletricidade de até 267% próximo a localizações de data centers. Ao combinar transmissão de ultra-alta velocidade com segurança de nível quântico em um único sistema energeticamente eficiente, a arquitetura oferece um caminho em direção ao crescimento sustentável na infraestrutura de IA, ao mesmo tempo em que se prepara para ameaças quânticas emergentes.
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