Este texto forma parte de la revista Digital Trends 4 sobre computación cuántica. Consúltalo el número más abajo.
Si bien las redes cuánticas aún son un concepto en laboratorio, prometen ser una infraestructura ultra segura, por eso es parte de la estrategia de empresas y gobiernos a nivel mundial.
La red cuántica va a permitir que los dispositivos cuánticos intercambien información dentro de un entorno que se aprovecha de las leyes de la mecánica cuántica. Esto puede ofrecer, al menos sobre el papel, unas condiciones y capacidades muy buenas que no podríamos lograr con la Internet actual. Es decir, contar con altísimas velocidades, latencia mínima y sin importar las distancias.
Existen tres niveles de incorporación de tecnologías cuánticas a las comunicaciones. Están los sistemas post-cuánticos de comunicación, que es una forma de evitar que las computadoras cuánticas puedan descifrar los mensajes secretos. Este desarrollo, al que los operadores ya pueden acceder a través de un cambio de software, es utilizado para tener comunicaciones más seguras.
Un segundo nivel es la litografía cuántica, que es utilizar la física cuántica en la comunicación directamente; es enviar la información a través de las partículas cuánticas. Este nivel requiere que los operadores ya realicen un cambio de hardware, por lo tanto, es mucho más caro e igualmente todavía no está completamente desarrollada, aunque empieza a ser desplegada. Para esta modalidad se puede utilizar fibra óptica oscura, que no esté expuesta a la luz. Por ejemplo, Telefónica tiene varios proyectos de despliegue de estas redes. Esta modalidad es más segura que el primer nivel.
Por último, el tercer nivel, pensado en el largo plazo, es la Internet cuántica, en el que los datos se pueden codificar en el estado de cúbits. Esto se puede crear en un ordenador o procesador cuántico. Lo que haría esta tecnología es poder enviar cúbits a través de una red de múltiples dispositivos cuánticos que se encuentran separados físicamente.
Por ahora, los desarrollos de redes cuánticas se centran en nuevas formas de comunicación que superen las actuales. Las leyes físicas y herramientas utilizadas para que estas redes sean seguras están en la computación cuántica, concretamente en la teleportación cuántica y el entrelazamiento cuántico. Además, se requiere un método fiable para leer los procesadores cuánticos y la capacidad de almacenar estos bits cuánticos temporalmente.
Definiciones
Teleportación cuántica: es un proceso en el cual se transmite información cuántica de una posición a otra suficientemente alejada (ya que se tendrán estados entrelazados en ambas localizaciones) mediante un canal clásico. Debido a que se produce un intercambio de información a través de un canal clásico, este no puede ir más rápido que la velocidad de la luz.
Entrelazamiento cuántico: es un fenómeno cuántico por el que dos fotones comparten las mismas propiedades físicas aunque estén separados entre sí por cientos de kilómetros.
¿Por qué es segura?
La teleportación ofrece una mejor forma de enviar información cuántica. Su protocolo de actuación recuerda al teletransporte de las películas de ciencia ficción: el cúbit desaparece en el lado del emisor y aparece en el lado del receptor. Como no atraviesa el espacio intermedio, no se puede perder, algo crucial en la Internet cuántica del futuro. Como con la teleportación la información cuántica no viaja por el espacio, tampoco se ve perturbada por este.
Además, las comunicaciones a través del método de distribución de claves cuánticas (QKD, por su traducción al inglés de Quantum Key Distribution) hacen referencia a un modo de cifrado de información mediante las propiedades de la mecánica cuántica. Gracias a esta tecnología, cualquier interferencia es rápidamente detectada, haciendo que las comunicaciones a través de la misma sean imposibles de ser interceptadas. De este modo, cualquier intento de pirateo de dicha señal supondría la autodestrucción inmediata de la comunicación, evitando así la pérdida de información.
Las investigaciones van avanzando. En 2022, científicos alemanes consiguieron el entrelazamiento cuántico de dos átomos separados por 33 kilómetros de fibra óptica, lo que supuso una distancia récord para este tipo de comunicación.