Гипотетическая реализация:
Встроенный в телефон криптомодуль, аналог USB-токена или той же смарт-карты.
Инструменты работы с ним, встроенные в сам телефон или его бутлоадер (прошивку).
Возможность программирования ещё одного ключа в свободный «слот» криптомодуля при подключении в офисе оператора или даже самостоятельно (зашли на сайт оператора, оплатили кредиткой новое подключение, получили на почту файл сертификата-ключа или отсканировали QR-код). Или даже ввели руками, в качестве аварийного решения =)
В принципе, ничто не мешает встроить именно классическую SIM карту в телефон. Так даже иногда делают — дешёвые prepaid-комплекты с несъёмной сим-картой в Америке. Она просто впаяна по сути.
Benefon Twin, первый GSM-аппарат с двумя SIM — там впервые было реализовано переключение между картами, при том, что у аппарата был только один радиоблок. Т.е. просто мультиплексор и опция выбора в меню.