Hasta ahora, estas redes solo eran factibles a escalas menores, aproximadamente la mitad de este nuevo logro, o en condiciones de laboratorio estrictamente controladas y muy costosas.
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Un equipo de científicos alemanes ha probado con éxito una red de comunicación cuántica a escala récord utilizando la infraestructura existente, en un avance que podría dar paso a una conexión "ultrasegura" para ordenadores cuánticos.
La comunicación cuántica es una tecnología emergente que utiliza los efectos de la mecánica cuántica para transferir información. En los últimos años, ha atraído gran atención por su potencial en aplicaciones en ámbitos como la informática cuántica, la transmisión segura de datos y las redes de sensores de alta precisión.
Hasta ahora, las redes cuánticas solo eran factibles a menor escala, aproximadamente en la mitad de la distancia de este nuevo logro, o en condiciones de laboratorio estrictamente controladas con costosos equipos de refrigeración. Los investigadores de Toshiba Europa enviaron señales cuánticas a través de una red comercial de fibra óptica de 254 kilómetros en Alemania, concretamente entre Fráncfort y Kehl. Utilizaron la infraestructura de telecomunicaciones existente, fibras monomodo estándar que ya se emplean para la infraestructura actual de internet.
"Todos los despliegues anteriores de comunicación cuántica sobre fibra se limitaban a distancias mucho más cortas, aproximadamente la mitad de lo que nosotros conseguimos. Y esto se debe a una limitación fundamental de la tecnología anterior", explica a 'Euronews' Next Mirko Pittaluga, investigador científico de Toshiba Europa. "Nuestro experimento es la primera implementación en el mundo real de una potente clase específica de protocolos de comunicación cuántica, que se denomina comunicación cuántica coherente", añade.
¿Qué es la comunicación cuántica y por qué la necesitamos?
La computación cuántica anuncia un potencial sin precedentes de mejora del rendimiento para aplicaciones útiles como el descubrimiento y la optimización de fármacos, gracias a su procesamiento avanzado. Pero esta inmensa potencia de cálculo también puede utilizarse para descifrar el cifrado tradicional. Cuando utilizamos el internet actual para comunicarnos con alguien en línea a través de un sitio web o de una videollamada, se establece una clave de cifrado con la contraparte.
"Los métodos actuales de seguridad de las comunicaciones se basan en problemas matemáticos que se supone que son bastante difíciles de resolver para los ordenadores, y esa suposición es muy buena con los ordenadores clásicos", explica a 'Euronews Next' Robert Woodward, responsable de Comunicaciones de Fibra Cuántica de Toshiba Europa. "Pero en la era cuántica esa suposición se rompe y ahora los ordenadores cuánticos son capaces de desafiar el cifrado que utilizamos hoy en día", añadió.
Según los expertos, para una tecnología tan avanzada es necesario construir un nuevo sistema de redes que ofrezca la seguridad necesaria en un mundo postcuántico. "La seguridad y la privacidad son realmente la columna vertebral de nuestra economía digital y realmente esenciales en la sociedad actual. Por eso necesitamos comunicarnos de forma segura", afirma Woodward.
La cuántica tiene mucha más potencia de cálculo para determinadas tareas, pero también tiene el potencial de romper la forma en que nos comunicamos actualmente, añade. "Lo que hacemos en las comunicaciones cuánticas es utilizar la cuántica como tecnología para resolver ese problema", explica. El reciente experimento del equipo de Toshiba Europa demostró la existencia de comunicaciones ultraseguras mediante el uso de fotones individuales de luz, una única partícula luminosa. "Gracias al uso de fotones individuales, podemos abrir esta nueva caja de herramientas de la mecánica cuántica y con ella lograr nuevas funciones como las comunicaciones ultraseguras".
¿El ingrediente secreto? Un nuevo método de comunicación cuántico
Este método, basado en la conservación de la fase de las señales luminosas en distancias muy largas, ha sido difícil de aplicar fuera de un laboratorio. Además, requiere equipos grandes, complejos y caros, algunos de los cuales deben enfriarse hasta casi el cero absoluto, es decir, 273ºC bajo cero. "Pero con nuestro método hemos superado todos estos retos utilizando una tecnología escalable y más sencilla, que nos ha permitido aplicar un protocolo de comunicación cuántica de vanguardia, llamado distribución de claves cuánticas de campo gemelo, que es realmente la salsa secreta de lo que hemos hecho", explica Woodward.
Los investigadores afirman que las fibras estándar diseñadas para datos clásicos también son bastante eficaces para transmitir señales cuánticas, pero hay que gestionar adecuadamente sus pérdidas inherentes. En lugar de que la información fluya en una sola dirección, como en la comunicación cuántica convencional, su diseño permite a ambos usuarios enviar señales cuánticas a un nodo central donde se combinan las señales. Este novedoso enfoque permitió a los investigadores duplicar las distancias de comunicación y llegar a un área mucho mayor, todo ello utilizando la infraestructura de fibra existente.
Los investigadores comparan el potencial de la comunicación cuántica con el impacto de la transición de los cables de cobre a la fibra óptica y las comunicaciones ópticas. "Lo más sorprendente de lo que hemos hecho es que lo hemos conseguido con una tecnología muy práctica y escalable, lo que significa que en el futuro podríamos repetirlo muchísimas veces y demostrar que estas formas tan avanzadas de comunicación son compatibles con los entornos operativos del mundo real", afirma Pittaluga.
"Creemos que se trata de un gran paso adelante para las redes cuánticas prácticas y a gran escala", añade. El internet cuántico se anuncia como la próxima revolución en la comunidad investigadora y este avance en las redes cuánticas prácticas supone un gran paso adelante. "Aún no hemos llegado a un despliegue similar al del internet actual", dijo Pittaluga. "Hemos implementado una red cuántica. Es decir, una red que tiene esta capacidad de distribuir información cuántica. Y cuando pienso en que si seguimos aumentando esta capacidad de implantar redes cuánticas, con el tiempo vamos a construir una internet cuántica muy grande", añadió.
Muchos países se apresuran a construir una red cuántica y están invirtiendo grandes sumas, siendo China uno de los pioneros, según los expertos. La Comisión Europea aspira a desarrollar una red cuántica en toda la UE a través de su Iniciativa Europea de Infraestructura de Comunicación Cuántica (EuroQCI).
En 2021, EuroQCI fue designada prioridad estratégica, y los Estados miembros trabajan actualmente en el desarrollo y despliegue de enlaces de distribución de claves cuánticas (QKD), una forma muy segura de intercambiar claves de cifrado. Según Petrus EuroQCI, consorcio financiado por la UE para supervisar los proyectos nacionales de infraestructura de comunicación cuántica en todo el continente, el objetivo es disponer de una infraestructura paneuropea de comunicación cuántica operativa en 2027.