Físicos rusos han probado con éxito la criptografía cuántica por el aire en un entorno urbano: combinaron equipos de seguridad de la información cuántica con tecnología de transmisión de datos por láser y evaluaron la influencia de las condiciones climáticas en la calidad de su sincronización.
Físicos rusos han probado con éxito la tecnología de distribuir una clave cuántica por el aire en un entorno urbano. Durante el experimento conectaron puntos separados por una distancia de 180 y de 3.100 metros.
Como resultado del trabajo, los investigadores obtuvieron datos sobre el funcionamiento de los sistemas de sincronización de canales cuánticos en diversas condiciones de interferencia, lo que permitirá llevar la tecnología a una implementación comercial en el futuro.
Las tecnologías cuánticas han ampliado significativamente las posibilidades de la criptografía moderna, explica N+1. Si antes había que transmitir físicamente la clave necesaria para descifrar el mensaje, ahora el método de la Distribución Cuántica de Claves (QKD) permite generarlas simultáneamente para ambos usuarios remotos conectados por algún canal óptico. El método también es bueno porque es sensible a los intentos de interceptación de un mensaje y, por lo tanto, está absolutamente protegido.
Estado del arte
No obstante, quedan muchos obstáculos en el camino hacia la distribución masiva de esta tecnología. En primer lugar, el problema es la fragilidad del estado de entrelazamiento cuántico, base de la QKD, ya que debe conservarse entre dos fotones separados por una gran distancia. La solución a este problema depende del enlace óptico. En la más común de ellas -la fibra óptica- se logró recientemente un récord de distancia de 830 kilómetros.
Sin embargo, no siempre es posible utilizar fibra óptica para la comunicación. Aunque existen ejemplos de comunicación cuántica a través de satélites, una tecnología tan costosa se justifica para comunicaciones a larga distancia, mientras que para puntos entre los que hay una línea de visión directa, sería preferible utilizar un canal óptico atmosférico.
Por otro lado, en el caso de la distribución cuántica de claves en el espacio libre, los logros han sido mucho más modestos y no hay soluciones disponibles comercialmente. De hecho, en la literatura científica solo se describen diseños de instalaciones de laboratorio. Por lo tanto, se ha iniciado un trabajo sistemático para encontrar soluciones efectivas al problema de la distribución de claves cuánticas en espacios abiertos, en el que se enmarca el experimento de los físicos rusos.
No obstante, quedan muchos obstáculos en el camino hacia la distribución masiva de esta tecnología. En primer lugar, el problema es la fragilidad del estado de entrelazamiento cuántico, base de la QKD, ya que debe conservarse entre dos fotones separados por una gran distancia. La solución a este problema depende del enlace óptico. En la más común de ellas -la fibra óptica- se logró recientemente un récord de distancia de 830 kilómetros.
Sin embargo, no siempre es posible utilizar fibra óptica para la comunicación. Aunque existen ejemplos de comunicación cuántica a través de satélites, una tecnología tan costosa se justifica para comunicaciones a larga distancia, mientras que para puntos entre los que hay una línea de visión directa, sería preferible utilizar un canal óptico atmosférico.
Por otro lado, en el caso de la distribución cuántica de claves en el espacio libre, los logros han sido mucho más modestos y no hay soluciones disponibles comercialmente. De hecho, en la literatura científica solo se describen diseños de instalaciones de laboratorio. Por lo tanto, se ha iniciado un trabajo sistemático para encontrar soluciones efectivas al problema de la distribución de claves cuánticas en espacios abiertos, en el que se enmarca el experimento de los físicos rusos.
Claves cuánticas en el aire
Un grupo de investigadores rusos de la Universidad Técnica de Comunicaciones e Informática de Moscú (MTUCI), de Mostcom (líder mundial en la creación de sistemas de comunicación óptica inalámbrica) y QRate (una subsidiaria del Russian Quantum Center) desarrollaron un experimento sobre la transmisión de una clave cuántica por aire en áreas urbanas a una distancia de 180 y de 3.100 metros, según se informa en un comunicado.
Pudieron combinar la transmisión de datos láser a través de la atmósfera con la generación de claves cuánticas, así como evaluar cómo la calidad de la comunicación se ve afectada por diversas condiciones climáticas.
Durante el experimento, los investigadores colocaron terminales de comunicación óptica atmosférica M1-40GE desarrollados por Mostcom en los techos de los edificios de MTUCI. Los terminales transmitían paquetes en longitudes de onda en el rango de 1550,92 a 1554,13 nanómetros. Se utilizó un láser adicional a una longitud de onda de 785 nanómetros solo para obtener información de servicio sobre pérdidas de aire.
Como resultado, obtuvieron datos sobre el funcionamiento de los sistemas de sincronización de canales de comunicación cuántica en condiciones urbanas reales, así como en presencia de diversos tipos de efectos atmosféricos (niebla, nieve, smog) y ópticos (luz del sol e iluminación de la ciudad).
Un grupo de investigadores rusos de la Universidad Técnica de Comunicaciones e Informática de Moscú (MTUCI), de Mostcom (líder mundial en la creación de sistemas de comunicación óptica inalámbrica) y QRate (una subsidiaria del Russian Quantum Center) desarrollaron un experimento sobre la transmisión de una clave cuántica por aire en áreas urbanas a una distancia de 180 y de 3.100 metros, según se informa en un comunicado.
Pudieron combinar la transmisión de datos láser a través de la atmósfera con la generación de claves cuánticas, así como evaluar cómo la calidad de la comunicación se ve afectada por diversas condiciones climáticas.
Durante el experimento, los investigadores colocaron terminales de comunicación óptica atmosférica M1-40GE desarrollados por Mostcom en los techos de los edificios de MTUCI. Los terminales transmitían paquetes en longitudes de onda en el rango de 1550,92 a 1554,13 nanómetros. Se utilizó un láser adicional a una longitud de onda de 785 nanómetros solo para obtener información de servicio sobre pérdidas de aire.
Como resultado, obtuvieron datos sobre el funcionamiento de los sistemas de sincronización de canales de comunicación cuántica en condiciones urbanas reales, así como en presencia de diversos tipos de efectos atmosféricos (niebla, nieve, smog) y ópticos (luz del sol e iluminación de la ciudad).
Buenas perspectivas
Los científicos están satisfechos sobre las perspectivas de la transferencia inalámbrica de la clave cuántica. Antes de fin de año, planean realizar otra prueba, cuyos resultados ayudarán a finalizar la tecnología a la etapa de uso comercial.
En agosto de 2021, estos investigadores realizaron el primer experimento sobre la compatibilidad del equipo de criptografía cuántica y la tecnología de transmisión de datos por láser. Luego, en condiciones de laboratorio, los científicos probaron la posibilidad de transmitir claves cuánticas a través de un canal atmosférico a una distancia de 10 metros. El experimento actual supera con creces este resultado previo.
En el futuro, estos desarrollos serán aplicables en la implementación de programas de ciudades inteligentes y la creación de vehículos no tripulados.
También ayudarán a resolver los problemas de la última milla y la cantidad limitada de espectro de radiofrecuencia en el negocio de las telecomunicaciones, la industria militar y el sector público, destacan los investigadores.
Claves de la Distribución Cuántica de Claves
Con las tecnologías cuánticas es posible aplicar principios cuánticos para intercambiar una clave entre los extremos de un canal de comunicaciones, de manera que esa clave sea segura frente a cualquier ataque.
La Distribución Cuántica de Claves (QKD) es una de estas tecnologías: no sólo soluciona el problema de la amenaza que supone la computación cuántica para los algoritmos criptográficos en uso, sino que además proporciona un nivel de seguridad mucho más alto a cualquier intercambio de datos. Esta tecnología requiere una infraestructura física de fibra óptica de alta calidad.
La viabilidad de QKD ha sido demostrada hasta ahora en laboratorios y en pruebas de campo controladas, pero siempre ha habido problemas para poder desplegarla sobre infraestructuras comerciales y para su integración con los mecanismos de operación de estas infraestructuras.
Fuente LEVANTE