Investigadores radicados en España han adelantado a China en uno de los problemas más complejos para establecer redes de comunicación cuántica imposibles de espiar ni piratear.
Desde hace
años, China, EE UU y Europa compiten por ser los primeros en alcanzar la supremacía
cuántica, un amplio término que supone la creación de ordenadores con una
rapidez y poder de cálculo muy superior a los actuales conectados por una red de
comunicación inexpugnable.
El año
pasado China creó un ordenador cuántico que desbancó al fabricado por Google y
resolvió en poco más de tres minutos un problema matemático que un ordenador
normal tardaría en solucionar unos 2.500 millones de años.
China es
también líder en comunicación cuántica, que consiste en enviar claves para
descifrar mensajes secretos usando las asombrosas propiedades de las partículas
de luz: los fotones. Estas partículas microscópicas pueden estar entrelazadas
entre sí, con lo que están en el mismo estado aunque las separen miles o
millones de kilómetros. Mandar mensajes con fotones entrelazados es
posiblemente el modo de comunicación más seguro: si un espía intenta entrar en
el sistema los fotones rompen su enlace, el mensaje cifrado se pierde y salta
la alarma de que ha habido una intrusión. La supremacía cuántica es un objetivo
estratégico tanto para países que quieran transmitir mensajes secretos como
para empresas que manejan datos sensibles de miles de millones de personas.
China tiene
un ordenador cuántico que resolvió en poco más de tres minutos un problema
matemático que un ordenador normal tardaría en solucionar unos 2.500 millones
de años
El verano
pasado, China transmitió una clave cuántica desde el espacio a dos estaciones
terrestres separadas por más de 1.000 kilómetros, 10 veces más distancia de lo
que se había conseguido hasta el momento. Fue uno de los mayores triunfos para
Jian Wei-Pan, el responsable del sistema de comunicación cuántica chino. Jian
se formó en la Universidad de Austria a finales de los noventa antes de
regresar a su país para poner en marcha el desarrollo de esta tecnología. El
concepto de la comunicación cuántica se acuñó en Europa y aquí es donde se
hicieron los primeros experimentos fundamentales, pero desde hace años China
está invirtiendo grandes sumas de dinero para dominar esta tecnología.
Hoy, un
grupo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas de Cataluña (ICFO)
le gana una pequeña gran batalla al gigante asiático. Uno de los mayores
problemas sin resolver de la comunicación cuántica es que la fibra óptica no
puede transmitir pares de fotones entrelazados a más de 100 kilómetros. La
señal se pierde. Para poder ampliar el rango hay que fabricar repetidores, una
cuestión trivial en telecomunicaciones convencionales pero endiablada cuando se
trata de la cuántica, pues hay que almacenar los fotones en memorias cuánticas
hechas de cristales cuyos átomos pueden conservar durante un tiempo la
partícula entrelazada en su interior.
De izquierda
a derecha, los investigadores del ICFO Dario Lago, Samuele Grandi, Jelena
Rakonjac, Alessandro Seri y Hugues de Riedmatten.
De
izquierda a derecha, los investigadores del ICFO Dario Lago, Samuele Grandi,
Jelena Rakonjac, Alessandro Seri y Hugues de Riedmatten.ICFO
El equipo
dirigido por Hugues de Riedmatten, del ICFO, demuestra en un artículo publicado
en la portada de la prestigiosa revista Nature el almacenamiento de dos fotones
entrelazados en dos memorias cuánticas que estaban a 10 metros de distancia. El
estudio supone una prueba de concepto clave, pues los investigadores han usado
fotones con unas propiedades que permitirían enviar mensajes cuánticos usando
la fibra óptica convencional que ya emplea internet. Además son los primeros en
demostrar que su comunicación tiene hasta 60 modos diferentes de almacenar los
fotones, un hito clave en el campo.
“Este
trabajo es la demostración de un primer paso hacia un repetidor cuántico”,
explica Riedmatten. Las memorias almacenan el fotón durante apenas 25 millonésimas
de segundo, suficiente para demostrar que podría establecerse una red de
repetidores viable trabajando con partículas que viajan a la velocidad de la
luz.
Samuele
Grandi, otro miembro del equipo, explica que ya están preparando un experimento
similar entre una memoria cuántica localizada en el ICFO, con sede en
Castelldefels, y otra en la ciudad de Barcelona, a 35 kilómetros.
Hoy mismo,
un equipo chino publica un estudio muy similar en la misma revista donde
describen sus propios repetidores cuánticos que han sido capaces de almacenar
dos fotones entrelazados, pero a apenas tres metros de distancia el uno del
otro. El trabajo lo lideran investigadores del laboratorio estatal de
información cuántica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, de la
que Jian es vicepresidente.
“Este es un
paso muy importante hacia una primera red de comunicación cuántica terrestre”,
reconoce Juan José García-Ripoll, experto en comunicación cuántica del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas. El estudio del equipo español “tiene
una aplicación inmediata”, dice García-Ripoll: “Crear la primera red cuántica
metropolitana usando fibra óptica comercial”.
Jelena
Rakonjac, otra de las autoras del estudio del ICFO, explica que este futuro
internet cuántico no sustituirá al actual, sino que lo complementará. Las redes
de comunicación cuántica servirán para transmitir las claves que permitan
descifrar mensajes encriptados transmitidos de forma convencional. Si alguien
intenta penetrar en las memorias cuánticas para espiar, la clave desaparece y
el mensaje es indescifrable. “Esto puede ser de gran utilidad para
comunicaciones oficiales secretas, para la banca y también para compartir datos
personales muy delicados, como historiales médicos entre hospitales”, señala la
investigadora.
Riedmatten
advierte de que aún estamos en los albores de la comunicación y computación
cuántica. “Probablemente esta década veamos las primeras redes cuánticas a
distancias de 500 o incluso 1.000 kilómetros. Pero tener una red funcional que
alcance a todos como lo hace Internet llevará muchos años, si no décadas”
explica.
A finales
de este verano concluirá el primer gran proyecto de la Unión Europea en este
campo, conocido como Alianza por un Internet Cuántico. El proyecto ha costado
más de 10 millones de euros. Su objetivo es trazar un primer plano de lo que
será la primera red de comunicación cuántica de Europa.
Fuente: El
País.com
