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Los científicos han enviado mensajes encriptados utilizando principios de física cuántica durante una red de telecomunicaciones comerciales alemanas de 250 km, en un hito hacia la seguridad de datos de próxima generación.
Los investigadores de Toshiba Europa han utilizado la llamada criptografía de distribución de clave cuántica (QKD) para transferir mensajes a través de sistemas de comunicación tradicionales de una manera que estaría a salvo de los piratas informáticos.
QKD explota un fenómeno conocido como enredo cuántico. Esto se refiere a la forma en que se pueden relacionar las características de dos partículas subatómicas, incluso cuando se separan por una gran distancia.
Al medir los datos de una partícula, puede inferir información del otro. Esto permite que el par sirva como claves que pueden intercambiar mensajes codificados pero que son ilegibles para los extraños.
Los investigadores pudieron enviar tales mensajes cuánticos con fibra óptica estándar y sin equipos especializados de enfriamiento de temperatura ultra baja generalmente utilizados para este tipo de comunicaciones. Afirman que esta es la primera vez que se realiza una extensa intercambio de información cuántica simplificada en una red comercial de telecomunicaciones.
Robert Woodward, líder del equipo de investigación de fibra QKD en Toshiba Europa, dijo que su avance «abre la puerta a muchas tecnologías cuánticas emocionantes que salen del laboratorio y en redes prácticas».
La potencial resiliencia de Quantum Networks a los piratas informáticos ha provocado un intenso interés de investigación en todo el mundo, incluso en China, que está desarrollando un sistema global de comunicaciones cuánticas basado en satélite.
«Una implicación práctica a corto plazo de nuestros hallazgos es que el QKD de mayor rendimiento ahora es posible utilizando componentes comercialmente viables», dijo Woodward, coautor de un artículo sobre el trabajo publicado en la naturaleza el miércoles. «Esto allana el camino para el despliegue de escala nacional e internacional de la infraestructura de comunicación de seguridad cuántica».
Los gobiernos, las empresas e investigadores académicos están compitiendo para mejorar la seguridad de la información debido a las amenazas tecnológicas emergentes de datos confidenciales cifrados, como transacciones bancarias y registros de salud. Si los esfuerzos para desarrollar computadoras potentes basadas en la teoría cuántica tienen éxito, podrían descifrar los complejos cálculos matemáticos en los que se basan los métodos criptográficos de décadas de antigüedades.
La novedad del experimento alemán, que abarca una red de 254 km entre Frankfurt, Kirchfeld y Kehl, se encuentra en la simplicidad del equipo que utiliza. Evita depender de la maquinaria costosa e intensiva en energía para controlar la temperatura y detectar las partículas de fotones en las que se basa la transmisión de datos cuánticos.
«Este documento representa un avance significativo para el despliegue de la comunicación cuántica segura», dijo la profesora Sandrine Heutz, directora del Departamento de Materiales del Imperial College London.
«El despliegue a gran escala de la comunicación cuántica se basa en enfoques de ingeniería práctica como estos, combinando un enfoque en la sostenibilidad con una comunicación segura durante más de 250 km».
Otros investigadores dijeron que el uso de una red comercial de telecomunicaciones lo distinguió de las adaptaciones especializadas desplegadas en el extenso trabajo de comunicación cuántica de China en la Tierra y por satélite.
El uso de equipos menos sofisticados puede implicar una pérdida de calidad de comunicación, pero abrió el camino para construir grandes sistemas de información cuántica con una variedad de capacidades.
«Los equipos de investigación y los gobiernos de todo el mundo están construyendo redes cuánticas a escala, no solo para comunicaciones seguras sino también para importantes actividades diarias como la navegación», dijo James Millen, un científico cuántico experimental en King’s College London.
«Si bien es posible construir una red cuántica usando satélites, es más rentable usar la infraestructura de fibra óptica existente», agregó.
El uso de los sistemas existentes crea una posible vulnerabilidad para la tecnología basada en QKD a través de ataques contra la infraestructura en sí. Pero la naturaleza de QKD significa que cualquier intento de escuchar a escudo debe ser evidente para las partes en el intercambio de información.
