Programa de satélites cuánticos de China diseñado para ser imposible de piratear

AXCESS · Noviembre 02, 2023, 05:44:35 PM

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Lograr comunicaciones cuánticas en órbitas superiores sigue siendo un objetivo para todos los actores institucionales y privados con suficiente experiencia y financiación para considerarlo. Y si bien la computación cuántica y la capacidad de comunicarse en canales irrompibles e inescrutables son de interés para la mayoría de las entidades, sólo China ha manifestado un satélite de órbita baja, Micius, que permite la investigación bidireccional y el tráfico de información cuántica entre el espacio y la superficie. Esto fue en 2016: Estados Unidos no tiene un sistema satelital de distribución de claves cuánticas operativo y conocido públicamente, y se espera que el de Europa se lance el próximo año.

China, que no se duerme en los laureles, pretende llevar la comunicación QKD (distribución de claves cuánticas) a nuevas alturas y está trazando formas de superar su actual límite de órbita geoestacionaria de 310 millas (~500 km) hacia un impresionante Radio de 6.200 millas (10.000 km).

"Las redes de satélites clave cuánticos de órbita baja y las plataformas de experimentos de ciencia cuántica de órbita media y alta son las principales direcciones de desarrollo en el futuro", dijo Wang Jianyu, decano del Instituto de Investigación Avanzada de Hangzhou de la Academia de Ciencias de China (CAS). Si bien no se dieron cronogramas para QKD de órbita media o alta, se está trabajando para comprender qué problemas deben resolverse para llegar allí.

Por supuesto, los satélites ubicados en órbitas más altas podrían cubrir porciones más grandes de la superficie y estaciones terrestres adicionales, permitiendo una cobertura de red cuántica más amplia y resistente. Pero la distancia no es exactamente útil para aumentar la supervivencia de los qubits que transportan información, y los satélites de órbita alta requerirán una tecnología mejorada de supresión de microvibraciones a bordo para que las naves espaciales puedan enviar señales ópticas o láser precisas. Afortunadamente, los fotones dentro de la banda de 1550 nm (utilizados en nuestras comunicaciones diarias por fibra óptica) se pueden aprovechar para esto, lo que facilita una serie de pasos de implementación y adaptación.

Las actuales comunicaciones cuánticas basadas en satélites aprovechan la susceptibilidad al entrelazamiento de los fotones (partículas de luz individuales que pueden cuantificarse) para utilizarlos como portadores de información. Al igual que el sistema binario de información, un solo fotón puede polarizarse de una forma u otra; al poder discernir más de un estado, pueden codificarse en información.

Debido a esta capacidad de codificar información útil dentro de los fotones, QKD aprovecha la propiedad del entrelazamiento para que dos fotones separados se conviertan en un par de qubits: un sistema único, donde describir uno de ellos requiere describir el otro. Debido a que se basan en la luz, los qubits fotónicos muestran una mayor resistencia a la interferencia externa, lo que los coloca como los principales candidatos para transportar información sensible a largas distancias, y específicamente entre la Tierra, su atmósfera y el espacio.

En esta etapa, la información (el fotón entrelazado) que llega o no a su destino pasa a depender de la ausencia de interferencias que podrían conducir a un colapso de su estado entrelazado. Este colapso también conduciría a la pérdida de toda la información en tránsito.

A lo que conducirán la distribución de claves cuánticas a la velocidad de la luz y las comunicaciones cifradas con claves cuánticas es a un futuro en el que ciertos flujos de comunicaciones serán imposibles de piratear, pero, hasta cierto punto, bloqueables por oponentes lo suficientemente inteligentes. Esto tiene implicaciones en el diseño de sistemas de comunicaciones cuánticas para una mayor confiabilidad y redundancia, ya que las comunicaciones interrumpidas pueden tener consecuencias tan nefastas como si no estuvieran cifradas.

Micius se utilizó recientemente para distribuir con éxito claves cuánticas entre las ciudades de Delingha y Nashan (a 1.200 kilómetros de distancia) y, en 2018, entre la ciudad austriaca de Braz y la ciudad china de Xinglong, una distribución de claves cuánticas intercontinental separada por unas 4.700 millas (7.600 kilómetros). Mientras tanto, el propio sistema QKD de Europa, orquestado por la Agencia Espacial Europea (ESA), espera ver el primer satélite QKD europeo, Eagle-1, en el espacio a partir de 2024.

Está claro que China busca capitalizar los años de experiencia que tiene en el sistema QKD de órbita baja y planea aumentar su resiliencia y redundancia. Sin embargo, teniendo en cuenta el rendimiento limitado de los sistemas QKD actuales, probablemente pasarán décadas antes de que estas aplicaciones se generalicen, y aún más antes de que se utilicen para comunicaciones en sistemas no críticos.

Fuente:
Tom´s Hardware
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