La tecnología denominada “distribución cuántica de claves independiente de los dispositivos”, capaz de generar códigos secretos ultraseguros, es un paso fundamental en el internet cuántico al ofrecer el máximo de seguridad criptográfica. Ahora, un equipo científico logró, por primera vez, implementarla entre dos nodos de átomos separados por 100 kilómetros.
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El experimento se hizo en un laboratorio a través de fibras ópticas, simulando la distancia con cables enrollados, y los resultados muestran que con este método se puede garantizar la seguridad criptográfica a escala metropolitana, según los científicos responsables.
La distancia lograda es mucho mayor que en iniciativas anteriores y contribuye a reducir la brecha entre los experimentos de prueba de principio de redes cuánticas y las aplicaciones en el mundo real, según publican los autores en la revista Science.
La encriptación cuántica, conocida técnicamente como distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés), es una de las principales aplicaciones de las tecnologías cuánticas, ya que permite comunicaciones digitales ultraseguras.
Se trata de un método por el que dos partes pueden generar una clave secreta compartida que es segura contra intercepciones, basándose en los principios de la física cuántica. Permite conocer si alguien intenta fisgar la comunicación porque cualquier interferencia deja una huella detectable, alterando las propiedades de las partículas.
La seguridad de las primeras formas de QKD depende de dispositivos fiables, pero aún adolecen de limitaciones técnicas y vulnerabilidades.
Un enfoque más avanzado es el llamado “distribución cuántica de claves independiente de los dispositivos” (DI-QKD, por sus siglas en inglés), que obtiene su seguridad directamente de fenómenos cuánticos fundamentales, sin necesidad de confiar en el funcionamiento interno de los dispositivos cuánticos.
En concreto, la seguridad pasa porque que el receptor y el emisor compartan un sistema con la genuina propiedad del entrelazamiento cuántico (si dos partículas están entrelazadas cuánticamente, el estado de una partícula está vinculado al de la otra, sin importar cuánto alejadas estén).
Los ataques destruirían el entrelazamiento y esto sería fácilmente detectable; este es el principio con el que funciona la DI-QKD. Sin embargo, es extremadamente exigente y requiere crear un entrelazamiento de alta calidad y una detección eficiente a largas distancias, detallan los autores.
Hasta la fecha, la DI-QKD solo se ha demostrado en distancias cortas y en experimentos de prueba de principio en laboratorio.
En esta ocasión, Bo-Wei Lu y su equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China informan de la realización de DI-QKD entre dos átomos entrelazados conectados por fibras ópticas de 100 kilómetros.
Mediante la combinación de técnicas avanzadas, lograron distribuir con éxito un entrelazamiento de alta fidelidad a largas distancias -los sistemas cuánticos que se entrelazaron son átomos neutros de rubidio-, consiguiendo una generación de claves cuánticas manifiestamente segura a más de 11 kilómetros con datos finitos, y probaron que es posible obtener tasas de claves positivas incluso a 100 kilómetros.
Según los autores, este logro amplía las distancias de la DI-QKD en más de dos órdenes de magnitud en comparación con demostraciones anteriores.
Carlos Sabín, del departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, que no participa en el estudio, explica que el entrelazamiento cuántico es una propiedad muy frágil: a medida que la luz viaja por la fibra, las pequeñas pérdidas se van acumulando y el entrelazamiento generado es de peor calidad.
Los resultados del experimento muestran que los errores en la clave van desde el 3 % cuando la distancia es 11 kilómetros hasta más del 7 % para 100 kilómetros.
“Por tanto, aunque se trata de un paso importante en la buena dirección, todavía estaríamos muy lejos de poder realizar una distribución cuántica de claves completamente segura y libre de errores a una escala de distancias entre ciudades”, señala a Science Media Centre, una plataforma de recursos científicos para periodistas.
WUF
