En el
último artículo, hablamos sobre las perspectivas de las redes cuánticas y los desafíos que enfrentan sus desarrolladores. Hoy le diremos en qué proyectos están trabajando los investigadores nacionales y extranjeros. Si estás interesado en este tema, te invitamos a gato.
/ Flickr / Groman123 / CC BY-SA¿Dónde y por qué se necesitan redes cuánticas?
El intercambio de datos en redes cuánticas ocurre usando fotones polarizados llamados qubits. Dichas redes no pueden "aprovecharse", ya que los qubits son muy frágiles y su valor cambia cuando se leen. Como resultado, las partes que intercambian datos a través de canales seguros pueden identificar inmediatamente un ataque MITM. En este caso, el fenómeno del enredo cuántico permite aprender sobre el cambio en las propiedades de las partículas cuánticas a distancia. Esta característica se puede usar para generar números aleatorios en dos puntos simultáneamente.
Por estas razones, las redes cuánticas han encontrado aplicación en los sistemas de distribución y generación de claves criptográficas.
Desarrollos extranjeros
El desarrollo de sistemas de distribución de claves criptográficas cuánticas es manejado por muchos países europeos, así como por EE. UU., China y otros países.
El primer borrador de trabajo de la red cuántica fue desarrollado por DARPA (Oficina del Departamento de Defensa de EE. UU.) En 2001. Fue creado por las mismas organizaciones que participaron anteriormente en la implementación de ARPNET. Ahora la red cuántica se implementa en Massachusetts, donde conecta varias organizaciones científicas y militares.
Algún tiempo después, aparecieron las primeras soluciones comerciales en el campo de la criptografía cuántica. En 2002,
debutó el sistema Navajo de
MagiQ Technologies , que utiliza la NASA. El sistema utiliza el
protocolo de distribución de claves cuánticas
BB84 . Este protocolo supone que los nodos comunicantes tienen dos conexiones: fibra óptica (cuántica), a través de la cual se intercambian las claves criptográficas, y una conexión clásica de Internet para la transferencia de datos. Este enfoque se usa hoy.
A principios de la década de 2000, los investigadores europeos también trabajaron en tecnologías de criptografía cuántica. Un ejemplo sería el proyecto
SECOQC , creado para mantener la seguridad del estado de los países de la UE. En 2004, la UE invirtió 11 millones de euros en el proyecto, y en 2008 se lanzó la red en Viena.
En ese momento, el principal problema que encontraron los investigadores fue la dificultad de transmitir qubits enredados a largas distancias. En particular, la longitud de la red cuántica MagiQ estaba limitada a 30 kilómetros.
La influencia del entorno externo destruye los cuantos (el efecto se denomina decoherencia ). Este efecto es también la razón de la dificultad de la retención a largo plazo del estado "enredado" de las partículas cuánticas.
Hoy, se están llevando a cabo desarrollos que abordan esta dificultad. En particular, el personal del Instituto Delft en los Países Bajos
está trabajando en repetidores que deberían ayudar a ampliar las redes. Para realizar las pruebas, establecieron una red cuántica de diez kilómetros entre la ciudad de Delft y La Haya. Más tarde, para 2020, debería conectar cuatro ciudades europeas.
Además, algunos países están trabajando en la implementación de sistemas de distribución de claves criptográficas cuánticas
satelitales . Por ejemplo, el año pasado, los ingenieros chinos realizaron la primera
teletransportación cuántica en la historia
al transmitir datos desde el espacio .
Los fotones se transmitieron al suelo con láser. Para reducir el efecto de la decoherencia en las partículas cuánticas transmitidas, el satélite se lanzó a una órbita de 500 kilómetros. Por lo tanto, las partículas de luz superan una parte significativa del camino en el vacío. Al mismo tiempo, la influencia de la atmósfera se redujo debido a la ubicación de la estación receptora a una altitud de cuatro kilómetros sobre el nivel del mar en el Tíbet. A principios de este año, los empleados de la Academia de Ciencias de Beijing utilizaron el satélite para realizar
teleconferencias cuánticas.
/ Flickr / Jeremy Atkinson / CC BYComo te va en rusia
También se realizan experimentos con redes cuánticas y la distribución de claves cuánticas en Rusia. Se cree que la primera red cuántica en nuestro país (o más bien, la línea) fue establecida por investigadores de la Universidad ITMO entre los dos edificios de la universidad.
Un par de años después, estos mismos especialistas, junto con colegas del Centro Cuántico de Kazán, lanzaron la primera
red cuántica de múltiples nodos en la Federación Rusa. Había cuatro nodos en total, estaban ubicados a una distancia de 40 km entre sí. Los investigadores ahora están trabajando en establecer una red desde Kazan hasta Naberezhnye Chelny y están negociando con
instituciones financieras interesadas en adaptar la tecnología para implementar comunicaciones encriptadas.
Otro ejemplo de desarrollo: en 2016, los físicos del Centro Cuántico Ruso (RCC) establecieron la primera red cuántica en la ciudad. Los cables de fibra óptica se extendían entre dos sucursales bancarias en Moscú, ubicadas a 30 kilómetros entre sí. Ahora los expertos del RCC están trabajando en una línea de comunicación cuántica de 250 kilómetros. Funcionará entre la oficina del RCC, el parque tecnológico de Skolkovo y el centro de datos de Sberbank. La red se dividirá en diez secciones con una longitud de 80 kilómetros. En algunas secciones de la red, se planea transmitir datos utilizando láseres infrarrojos.
Se puede esperar que los proyectos ahora patrocinados por instituciones financieras, científicas y gubernamentales eventualmente permitan la organización de redes cuánticas más grandes.
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