Los ordenadores cuánticos tendrán una capacidad de computación tan enorme que podrán descifrar las claves que se usan actualmente en los sistemas de comunicación, permitiendo que terceras personas accedan a información sensible. Por ese motivo, el futuro pasa por crear sistemas generadores y transmisores de claves mucho más seguros. ¿Cómo hacerlo? Recurriendo también a la Mecánica Cuántica.
Este lunes, un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei ha logrado dar un importante paso en el desarrollo de sistemas cuánticos de generacion y transmision de claves teóricamente imposibles de descifrar. Los científicos han enviado claves generadas por métodos cuánticos entre un emisor y un receptor, separados por una distancia de 1.120 kilómetros, cuando hasta ahora solo se había logrado establecer esta comunicación a una distancia de 404 kilómetros. El «truco» ha sido transmitir estas claves por el espacio, a través del satélite Micius. Estos avances se han publicado en «Nature».
«No ha habido un avance fundamental, pero sí una importante mejora», ha explicado a ABC Juan José García Ripoll, investigador en el Instituto de Física Fundamental (IFF-CSIC), en Madrid, especializado en computación cuántica y no implicado en este estudio.
Enviar información con fotones entrelazados
En 2017, el equipo de investigadores chinos, dirigidos por Jian-Wei Pan, logró establecer comunicación a una distancia de 1.200 kilómetros, enviando 1.000 parejas de fotones entrelazados desde el satélite Micius a dos estaciones terrestres. Estas pruebas marcaron un importante hito en el programa «Experimentos Cuánticos a Escala Espacial», de la agencia espacial china (CNSA).
Por entonces se recurrió al entrelazamiento cuántico, un fenómeno por el cual un cristal especial genera parejas de fotones superpuestos, que comparten su estado (de polarización), y que pueden ser enviados en direcciones diferentes.
Al estar entrelazados, estos fotones «contienen» la misma información. Si los dos receptores (las estaciones terrestres) están coordinados, pueden leer esta información de la misma manera y, por ejemplo, compartir una clave. Pero si un tercer agente intercepta estos fotones, los fotones pierden su entrelazamiento (la medida interfiere y define su estado) y el mensaje pierde «correlación»: el que los intercepta no puede interpretar esta información y solo capta ruido. Además, el receptor legítimo puede detectar que alguien está interfiriendo con los fotones, porque él también pierde esta correlación. Gracias a esto, se genera un sistema de comunicación imposible de descifrar (salvo que se pirateen los propios terminales de los receptores o el propio satélite).
¿Para qué se trabaja en esto?
Como la cantidad de información que se puede transmitir así es limitada, porque generar y enviar estos fotones es complejo, en China se busca combinar esta comunicación con sistemas tradicionales de transmisión de información por fibra óptica. El mensaje se manda por la fibra, pero las claves necesarias para descifrar esa información, y poder distinguirla del ruido, se mandan por satélite. Al recurrir al encriptado cuántico, estas claves no se pueden descifrar: cualquiera que intercepte estos fotones solo leerá una sucesión aleatoria de números. Por eso, en opinión de Juan José García Ripoll, este sistema sirve para generar claves privadas y líneas de comunicación seguras.
Hasta ahora se había logrado mandar claves a través de fibra óptica a una distancia de 404 kilométros, pero ahora se ha alcanzado una distancia de 1.120 kilómetros. Aparte del aumento de distancia, la diferencia ahora es que han disminuido la pérdida de información que se produce en la fibra óptica, a medida que los fotones chocan con el cable o se pierden, y que no ocurre en el casi vacío del espacio, tal como ha explicado García Ripoll.
En esta ocasión, en concreto, han logrado enviar una pequeña cantidad de información entre el satélite Micius y dos telescopios diseñados para esta finalidad, y situados en Delingha y Nanshan, en China. Para lograrlo, han tenido que focalizar los fotones y apuntar los haces con gran precisión desde un satélite en movimiento. Un factor limitante ha sido que la capacidad de generar fotones entrelazados es muy limitada.
Comunicación a prueba de ataques
Los investigadores dirigidos por Jian-Wei Pan han afirmado que su experimento demuestra que se puede crear un canal de comunicación a prueba de ataques, basado en fotones entrelazados, y que es posible llevarlo hasta una aplicación comercial. En opinión de García Ripoll, si ahora se ha logrado enviar unos pocos bits por segundo, esta tecnología podría ser útil a nivel comercial si se aumentan el flujo de información.
No es ciencia ficción. Mientras China trabaja en aumentar la seguridad de sus redes de fibra óptica, en Europa se está trabajando en el diseño de un satélite comercial basado en esta tecnología. Además, algunas empresas españolas ya trabajan en sistemas cuánticos de generación de claves.