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Investigadores de la Universidad de Chicago trabajan en un proyecto de teletransporte cuántico

Computación

EE. UU. llega último a la carrera de la comunicación cuántica

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A pesar de sus esfuerzos en ordenadores cuánticos, el país había dejado de lado las investigaciones para crear redes imposibles de hackear, mientras China y Europa iban avanzando. Pero estos dos proyectos podrían ponerle rápidamente a la altura de sus rivales

  • por Martin Giles | traducido por Ana Milutinovic
  • 21 Febrero, 2019

Hace un par de años, el por entonces contratista de la Agencia de Seguridad Nacional de EE. UU. Edward Snowden filtró documentos que demostraban cómo las agencias de inteligencia espiaban los datos personales de la gente. Una de las revelaciones más sorprendentes fue que los espías se habían conectado a los cables de fibra óptica para monitorizar la ingente cantidad de información que fluía a través de ellos.

Las revelaciones de Snowden han estimulado los esfuerzos para aprovechar las propiedades casi místicas de la ciencia cuántica para impedir un nuevo hackeo de este tipo. Y los primeros síntomas de avance están empezando a sentirse.

Una start-up llamada Quantum Xchange afirma que ha alcanzado un acuerdo que le da acceso a más de 800 kilómetros de cable de fibra óptica de EE. UU. para crear lo que afirma que será la primera red de distribución de claves cuánticas del país (QKD, por sus siglas en inglés).

Además, la Universidad de Chicago, el Laboratorio Nacional de Argonne y el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi (todos en EE. UU.) han anunciado un proyecto conjunto para crear un banco de pruebas en torno a la comunicación segura de datos mediante el teletransporte cuántico (ver Un fotón se teletransporta desde la Tierra al espacio por primera vez).

El enfoque QKD de Quantum Xchange funciona con el envío de un mensaje codificado en bits clásicos, mientras que las claves para decodificarlo se envían en forma de bits cuánticos o cúbits. Suelen ser fotones, los cuales viajan fácilmente por los cables de fibra óptica. Lo bueno de esta estrategia es que cualquier intento de intromisión en un cúbit destruye inmediatamente su delicado estado cuántico, borrando la información que lleva y dejando un signo revelador de una intrusión.

El tramo inicial de la red, que une la ciudad de Nueva York con Nueva Jersey, permitirá a los bancos y a otras empresas enviar información entre las oficinas del núcleo urbano y los centros de datos y otros lugares fuera de la ciudad.

Pero para enviar claves cuánticas a largas distancias hacen falta "nodos fiables", unos aparatos similares a los repetidores que aumentan las señales en un cable de datos estándar. Quantum Xchange afirma que implantará 13 de ellos en toda su red. En los nodos, las claves se traducen a bits clásicos y luego se vuelven a encriptar cuánticamente para su siguiente transmisión. En teoría, un hacker podría robarlos en preciso instante, el único en el que los datos son vulnerables.

El teletransporte cuántico elimina este riesgo al explotar un fenómeno conocido como el entrelazamiento cuántico. Esto implica crear una pareja de cúbits, que también suelen ser fotones, que comparten el mismo estado cuántico. Cualquier cambio en uno de los fotones influye inmediatamente en el estado del que está enlazado, incluso si están muy lejos el uno del otro. En teoría, la transmisión de datos basada en este fenómeno resulta inviolable porque la manipulación de uno de los cúbits destruye el estado cuántico de ambos (ver Europa trabaja en un internet cuántico imposible de hackear).

Pero en la práctica, los desafíos del enfoque son enormes. "Enviar un fotón a una zona de la fibra no supone un problema muy grande, la parte realmente desafiante consiste en crear y mantener el entrelazamiento", explica el profesor de la Universidad de Chicago (EE.UU.) David Awschalom. Esto especialmente cierto en las redes de cable de larga distancia.

David Awschalom

Foto: David Awschalom

Awschalom está liderando la iniciativa que  involucra a la universidad y los laboratorios nacionales. Afirma que el objetivo es lograr que el banco de pruebas permita un enfoque de "plug-and-play" que permita a los investigadores evaluar diversas técnicas para entrelazar y enviar cúbits.

El banco de pruebas, que se construirá gracias a varios millones de euros del Departamento de Energía de EE. UU. y que utilizará un tramo de cable de fibra óptica de casi 50 kilómetros entre los laboratorios, será operado por miembros del Chicago Quantum Exchange, que reúne a 70 científicos e ingenieros de las tres instituciones.

Europa y China ya están explorando las posibilidades de las redes de comunicación cuántica. Awschalom cree que es bueno que haya una competencia sana en el campo. El experto concluye: "Otros países ya han impulsado la construcción de la infraestructura [cuántica]. Ahora nosotros haremos lo mismo".

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