Madrid, España – La encriptación cuántica,
conocida técnicamente como distribución cuántica de claves, es una forma
de proteger las comunicaciones usando las leyes de esta Física. Ahora, un
instituto español instaló en su azotea una estación, con un telescopio de 600
milímetros de diámetro, para el intercambio ultraseguro de información.
Está ubicada en Madrid, en el
Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información (ITEFI) y al frente del
proyecto -aún en desarrollo- está la investigadora del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) Verónica Fernández Mármol.
«La estación va a servir para recibir
y procesar comunicaciones cuánticas enviadas desde satélites, con el objetivo
de crear enlaces de comunicación ultraseguros. Su función principal será
realizar pruebas científicas y tecnológicas, validando en condiciones reales
nuevas técnicas de comunicación cuántica espacial», explica a EFE la
científica.
Este tipo de estaciones son una pieza
clave de las futuras redes europeas de comunicaciones seguras pensadas para
proteger información crítica de gobiernos, infraestructuras estratégicas y
sistemas de defensa, objetivo de la iniciativa EuroQCI (Infraestructura de
Comunicación Cuántica Europea).
«El proyecto -financiado con 10
millones de euros de fondos europeos y del propio CSIC- sitúa al Consejo y a
España en la vanguardia, en un campo con una clara dimensión científica,
industrial y de interés estratégico para la seguridad y autonomía europea».
Una vuelta de tuerca al cifrado
La distribución cuántica de
claves es un método por el que dos partes pueden generar una clave secreta
compartida que es segura contra intercepciones, basándose en los principios
extraordinarios de la mecánica cuántica, encargada de estudiar el mundo a
escalas espaciales muy pequeñas.
A diferencia de los sistemas
actuales, cuya seguridad depende de problemas matemáticos que podrían
resolverse en el futuro con ordenadores muy potentes, la criptografía cuántica,
que usa fotones, permite saber si alguien intenta espiar la comunicación porque
cualquier interferencia deja una huella detectable, alterando las propiedades
de las partículas.
Esto la hace especialmente importante
en un momento en el que se espera que los futuros ordenadores cuánticos pongan
en riesgo los métodos de cifrado tradicionales. No se trata, recalca Fernández,
de una tecnología teórica, sino que ya se ha demostrado que funciona.
Ahora el reto está en pasar del
laboratorio a infraestructuras reales, fiables y escalables. Precisamente,
proyectos como este están en ese punto de transición, subraya Fernández, quien
lidera el Laboratorio de Comunicación Cuántica del ITEFI.
Un domo y un telescopio
La estación óptica terrestre
cuántica, cubierta por un domo, incluye un telescopio de 4,2 metros de
distancia focal, con un diseño óptico similar al de los grandes observatorios
astronómicos, que permite captar señales extremadamente débiles con gran
precisión.
Está equipado con espejos de cuarzo
de muy alta calidad y una estructura de fibra de carbono que garantiza su
estabilidad y buen rendimiento. Su sistema de apuntamiento de alta
precisión está diseñado para seguir satélites en movimiento, no solo
estrellas.
Además, entre otros componentes, en
el telescopio se integrará un receptor cuántico, que permitirá detectar señales
enviadas por satélites que transmiten comunicaciones cuánticas seguras. La
agregación de todos ellos está prevista para mediados de este año.
La previsión es que la instalación
entre en funcionamiento progresivamente, comenzando con ensayos en tierra. Por
ejemplo, el equipo ya realizó una prueba de concepto de comunicación cuántica
entre dos puntos separados por aproximadamente 2 kilómetros, entre el ITEFI y
la sede del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España.
En esa demostración, que sirvió para
validar tecnologías, se logró generar y distribuir claves cuánticas seguras en
un entorno urbano real, no en el laboratorio.
El siguiente paso serán ensayos con
satélites. Primero se harán con satélites experimentales de órbita baja, en el
marco de misiones de demostración tecnológica nacionales y europeas, como
las constelaciones SAGA, QUBE o Eagle-1, cuyo objetivo es validar la
distribución cuántica de claves (QKD, por sus siglas en inglés) desde el
espacio hacia estaciones en tierra.
¿Cómo funciona?
La instalación cuántica del CSIC
funcionará como un puente entre satélites y la red terrestre para
comunicaciones ultraseguras. El proceso comienza cuando un satélite emite
señales cuánticas -fotones individuales- hacia la estación en tierra.
El telescopio se orienta
automáticamente para seguir al satélite, utilizando sistemas avanzados de
apuntamiento y adquisición, y corrige las distorsiones de la atmósfera mediante
la técnica de óptica adaptativa. En esta ultima parte, el equipo de Fernández
colaborará con el Instituto de Astrofísica del archipiélago español de
Canarias.
Una vez captada la señal, un receptor
cuántico analiza esos fotones y manda información de vuelta al emisor mediante
un canal de comunicación convencional, y se generan dos claves criptográficas idénticas,
una en el satélite y otra en la estación, que no pueden ser copiadas o
interceptadas (los usuarios autorizados se darían cuenta).
Por tanto, satélite y estación pueden
utilizar dichas claves para mandarse información cifrada de cualquier índole -datos
gubernamentales en general, militares, industriales, espaciales- de manera
totalmente segura.
En un escenario más completo, dos
nodos terrestres, cada uno con su propia estación óptica cuántica, podrían
compartir claves seguras usando el satélite como intermediario;
así, dos puntos distantes podrían comunicarse de forma segura incluso a
escala continental. EFE
