Comunicaciones cuánticas: la revolución en la privacidad de las comunicaciones

Comunicaciones cuánticas: la revolución en la privacidad de las comunicaciones

Durante los próximos diez años las tecnologías cuánticas revolucionarán muchos aspectos de nuestra vida, protegerán nuestra privacidad y aportarán grandes beneficios a la economía y a la sociedad

El Grupo de Investigación en Información y Comunicación Cuántica (GIICC) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), pionero en aplicación de criptografía cuántica en redes comerciales de fibra óptica basadas en SDN, bajo la dirección de Vicente Martín,  juega un papel destacado en el desarrollo de estas tecnologías. 

Nacimiento de la criptografía cuántica

 Los científicos han buscado durante siglos un sistema que permita a dos personas intercambiar mensajes con total privacidad. En 1905 Albert Einstein revolucionó nuestra comprensión del campo de la óptica al afirmar que la luz viaja en haces de energía y cada uno de estos haces se conoce como cuanto de luz o fotón. La teoría de los cuantos de luz, por la que Einstein obtuvo el Premio Nobel, fue la base del posterior desarrollo de la física cuántica. Durante las décadas de 1980 y 1990, varios investigadores desarrollaron la capacidad de manipular campos de luz con propiedades dominadas por los fenómenos de la mecánica cuántica. En esa misma época se estableció el estudio de las propiedades de la información de los sistemas cuánticos y, casi al mismo tiempo, otra vía comenzó a incursionar en la información y la computación cuánticas: la criptografía cuántica.

A principios de los años 70, el físico Stephen Wiesner introdujo el concepto de criptografía cuántica en su artículo "Conjugate Codificación” (finalmente publicado en 1983). Wiesner explica que la información cuántica (lo que ahora llamamos qubits) funciona de manera diferente a los bits clásicos en formas que podrían ser útiles para lograr tareas criptográficas que son imposibles en el mundo de la física clásica. Su idea se ilustraba con un diseño de billete de banco infalsificable.

Más adelante, Charles Bennett y Gilles Brassard desarrollaron nuevos protocolos de criptografía cuántica, superiores a los clásicos protocolos de información, como la distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés). QKD es un sistema que distribuye de forma segura claves de números aleatorios basadas en el hecho de que la información transportada sobre sistemas cuánticos no se puede copiar sin que ésta se corrompa. La fortaleza de los qubits desde una perspectiva de ciberseguridad es que si un hacker intenta intervenir la comunicación, su estado cuántico "colapsa" a 1 ó 0. Esto significa que un hacker no puede manipular los qubits sin dejar atrás un signo revelador de su actividad. Estas claves son las bases para una comunicación ultrasegura.

El Grupo de Investigación en Información y Comunicación Cuántica de la UPM, liderado por el catedrático Vicente Martín, es pionero a nivel mundial en aplicación de criptografía cuántica en redes comerciales de fibra óptica basadas en SDN. En 2006 instaló el primer enlace QKD punto a punto del país, en colaboración con Telefónica. Desde 2009 han hecho diversas pruebas de campo controladas y, en 2018, el grupo de la UPM realizó una experiencia pionera en el mundo, al usar tecnología QKD, junto con tecnología SDN, en redes ópticas comerciales ubicadas en tres instalaciones de Teléfonica en Madrid, con proyectos de la Comunidad de Madrid.

La UPM coordina dos planes públicos en comunicaciones cuánticas

La relevancia del impacto que tendrán las tecnologías cuánticas en un futuro inmediato queda reflejada en la gran inversión pública realizada para apoyar la investigación y el desarrollo de estas tecnologías. A nivel nacional el Ministerio de Ciencia e Innovación ha puesto en marcha el Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas, uno de los ocho planes complementarios lanzados por el ministerio y al que más financiación ha dedicado: 76 millones de euros. Los fondos para desarrollar este plan provienen del programa europeo NextGeneration-EU y son ejecutados en España a través del Plan de Recuperación Transformación y Resiliencia.

El Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas, desarrollado entre seis comunidades autónomas y el CSIC, es coordinado por la UPM a través del catedrático Vicente Martín. El plan tiene como objetivo desarrollar una estructura de comunicaciones de alta seguridad en España, apoyar la industria cuántica europea e impulsar un nuevo sector industrial en los ámbitos digital y de ciberseguridad.

A nivel regional, la Comunidad de Madrid ha puesto en marcha el proyecto MADQuantum-CM, que busca construir una red de ciberseguridad cuántica que unirá el área metropolitana de Madrid y se conectará con la futura red europea de comunicaciones cuánticas (EuroQCI). El programa recibió el premio al Mejor Proyecto Público de Apoyo a la Digitalización en los D+I Innovation Awards 2023, celebrados el pasado mes de octubre.

MADQuantum-CM está liderado por la Universidad Politécnica de Madrid y es realizado en cooperación con la Universidad Autónoma de Madrid, Universidad Complutense de Madrid, Fundación IMDEA Software, Fundación IMDEA Networks, Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Centro Español de Metrología y la Fundación Vithas.

La Comunidad de Madrid participa en el Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas a través de MADQuantum-CM y ejerce la coordinación nacional de dicho plan a través de la UPM.

El Grupo de Investigación en Información y Comunicación Cuántica de la UPM participa además en 10 proyectos y, desde 2007, ha participado en más de 30, entre ellos EuroQCI-Spain, QSNP, Caramuel phase A (misión satelital), Quanta Genomics, etc.

La tecnología cuántica reescribe las reglas de la física clásica y, al hacerlo, permite hacer cosas que antes se creían imposibles. El Grupo de Investigación en Información y Comunicación Cuántica de la UPM tiene fortalezas líderes en comunicación cuántica y está decidido a aprovechar estas fortalezas para investigar y desarrollar tecnologías que sean de utilidad a la sociedad.

 

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