Sorprende el avance en tecnologías cuánticas en China. Esto ha puesto a dicho país en posición de liderazgo cuántico, específicamente en lo que se refiere a distribución de claves por medios cuánticos.

En notas anteriores (Jugando con qubits parte 1, parte 2 y parte 3) hablaba sobre los avances en computación cuántica en los últimos años, y de cómo las principales empresas tecnológicas de Estados Unidos se están sacando los ojos por lograr la Supremacía Cuántica.

En la charla de la Eko 2020 (Keep calm and play with qubits) nos preguntábamos con Luciano qué estarían haciendo los chinos en la materia. En ese momento se contaba con poca información sobre el grado de desarrollo de la cuántica china.

Sin embargo, de acuerdo con las últimas noticias, hoy podemos decir que están mucho más avanzados que el resto del mundo en algunas de las ramas cuánticas, específicamente en comunicación y distribución de claves por medios cuánticas. En occidente, compañías como IBM, Google o Microsoft están invirtiendo enormes sumas de dinero en tecnologías cuánticas. Esto no es diferente en el caso de China, donde empresas como Alibaba, Baidu y Tencent son los principales inversores en cuántica en el gigante de oriente.

QKD:

Ya mencionamos QKD en Jugando con qubits parte 1. La sigla significa Quantum key distribution, o Distribución de claves por medios cuánticos. Esta tecnología permite distribuir a emisor y receptor de un mensaje una clave codificada en qubits que hace casi imposible que un interceptor pueda intentar leerla sin que sea detectado.

Dos de las limitaciones más importantes de esta tecnología son: 1) la distancia a la que se pueden enviar las claves y 2) el costo del equipamiento que pueda lograrlo.

Es en el punto 1) donde los chinos parecen estar muy por delante del resto del mundo. El 29 de julio pasado, China anunció que su último nano satélite cuántico había sido lanzado y se encuentra en órbita y  operativo. El propósito de dicho satélite, desarrollado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) es el de llevar a cabo experimentos de QKD con estaciones en tierra.

Los desarrollos de QKD hasta el momento, dependen del medio en el que se efectúe la transmisión. Respecto a las distancias, se logró una comunicación a 300m al aire libre en un experimento llevado a cabo en 2021 por el Indian Space Research Organization. Por otra parte, con el predecesor del nanosatélite chino denominado Micius, se lograron comunicaciones hasta 7500 km. Con el Micius se efectuó la primer video llamada “cuántica segura” en 2016.

Fig 1. – Diagrama del satélite Micius (cortesía http://www.china.org.cn)

Es importante aclarar lo que esto significa. La denominada “llamada cuántica” no es más que una llamada de video convencional encriptada con algún algoritmo de cifrado simétrico, normalmente AES. Sólo que con una clave generada por medios cuánticos y enviada desde los satélites a emisor y receptor (Alice y Bob…) volviéndose imposible para quien quiera interceptar esa clave (Eve) hacerlo sin alterar la misma, y sin que Alice y Bob se den cuenta.

Debido a la decoherencia, es muy difícil que una vez que se entrelazan qubits, éstos permanezcan en ese estado por mucho tiempo o a lo largo de grandes distancias si lo hacen en instalaciones en tierra. Esto se debe a la contaminación de radiación y a la presencia de átomos con los que chocan los qubits en su camino.

Uno de los avances chinos en esta tecnología, consiste en utilizar satélites para generar qubits a base de fotones, que son altamente resistentes a la decoherencia. De esta forma, se envían qubits enlazados desde el espacio, con mucha menor interferencia y donde sólo sus estados se degradan al ingresar en la atmósfera. De esta forma, los chinos dieron un importante paso en la creación de lo que llaman una “Internet segura”, que se logra enviando desde el espacio, claves generadas cuánticamente a emisor y receptor de un mensaje.

La tecnología cuántica se china se viene desarrollando muy fuertemente desde la llegada de quien se considera el padre de la cuántica en dicho país, Jian-Wei Pan. quien ha predicho que en los próximos 5 años se producirá un avance disruptivo en estas tecnologías.

Nota por Carlos Benitez