Por Yu Fei

BEIJING, 10 ago (Xinhua) -- Científicos chinos realizaron la primera distribución de una clave cuántica desde un satélite a la Tierra, con lo que sentaron las bases para la construcción de una red global de comunicaciones cuánticas a prueba de ataques cibernéticos.

El logro, que se basa en los experimentos realizados con el primer satélite cuántico del mundo, Experimentos Cuánticos a Escala Espacial (Quess), fue publicado el jueves en la revista académica Nature.

Los críticos de Nature elogiaron el experimento como un logro impresionante que constituye un hito en este campo.

Llamado Micio (Mozi) por un filósofo y científico chino del siglo V a.C. que ha sido acreditado como la primera persona que realizó experimentos ópticos, el satélite de más de 600 kilogramos fue enviado el 16 de agosto de 2016 a una órbita sincrónica con el sol a una altitud de 500 kilómetros.

Pan Jianwei, científico en jefe de Quess y miembro de la Academia de Ciencias de China (CAS, según siglas en inglés), dijo que el satélite envió claves cuánticas a las estaciones terrestres de Xinglong, en la provincia china norteña de Hebei, y de Nanshan, cerca de Urumqi, capital de la región autónoma uygur de Xinjiang, en el noroeste de China.

La distancia de comunicación entre el satélite y la estación terrestre varía de 645 a 1.200 kilómetros y la tasa de transmisión de la clave cuántica del satélite a la Tierra es hasta 20 órderenes de magnitud más eficiente que lo esperado con una fiebra óptica de la misma longitud, explicó Pan.

Cuando el satélite sobrevuela China, ofrece una ventana de experimentación de unos 10 minutos. Durante ese tiempo, puede generar y enviar 300 kilobits de claves seguras, según Pan.

"Eso, por ejemplo, puede satisfacer la demanda de una conversación telefónica absolutamente segura o la transmisión de una gran cantidad de datos bancarios", dijo Pan.

"Se puede conectar la distribución de claves cuánticas basada en un satélite a una red metropolitana de comunicaciones cuánticas en la que las fibras sean suficientes y convenientes para conectar a numerosos usuarios. Así podemos imaginar una red cuántica integrada espacio-Tierra, facilitando la criptografía cuántica, que será posiblemente la primera aplicación comercial de la información cuántica, útil a escala mundial", explicó el experto.

El establecimiento de una conexión fiable y eficiente entre el espacio y la Tierra para una transmisión cuántica fiel abre el camino para una red cuántica a escala mundial, añadió.

El cifrado tradicional de clave pública se basa en la indescifrabilidad computacional percibida de ciertas funciones matemáticas.

Pero un potente ordenador cuántico, que los científicos de todo el mundo están desarrollando, está considerado una amenaza, dado que puede hacer que todos los contenidos en un ordenador convencional estén expuestos a ataques cibernéticos.

Con el uso del entrelazamiento cuántico, se utiliza la tecnología de la clave cuántica en las comunicaciones cuánticas, eliminando la posibilidad del espionaje y asegurando perfectamente la comunicación.

Pan explicó que una clave cuántica está formada por una serie de números aleatorios generados en la comunicación entre dos usuarios para codificar la información. Si fuese interceptada o medida, el estado cuántico de la clave cambiaría, y la información interceptada se autodestruiría.

Un espía en el canal cuántico tratando de lograr información sobre la clave introducirá inevitablemente interferencias en el sistema y podrá ser detectado por los usuarios de la comunicación, explicó Pan.

Traspasando límites en el espacio

En la práctica, la distancia alcanzable para la distribución de la clave cuántica ha sido limitada a unos cientos de kilómetros, debido a la escasez de fotones en la transmisión por las fibras ópticas, agregó Pan.

"Si trasmitimos la clave cuántica a través de una fibra de 1.200 kilómetros, aun con un perfecto origen de fotón singular y un ideal detector de fotón singular, obtendríamos sólo una clave de un bit durante seis millones de años", añadió Pan.

Una solución directa y prometedora para la distribución de una clave cuántica a escala global es a través de satélites. Transmitir fotones entre el satélite y las estaciones terrestres amplía en gran medida el alcance de la comunicación cuántica, ahondó Pan.

En comparación con los canales terrestres, las conexiones de satélite a la Tierra han reducido las pérdidas de manera notoria. Esto se debe a que la capa efectiva de la atmósfera es de 10 kilómetros, y la mayoría del camino de transmisión del fotón es espacio vacío con una absorción y turbulencia desdeñables.

Los científicos esperan que las comunicaciones cuánticas cambien fundamentalmente el desarrollo humano en las próximas dos o tres décadas, dado que hay enormes perspectivas para aplicarla en la nueva generación de comunicaciones en los ámbitos de defensa, militar y financiero.

El salto cuántico de China

En la misma edición de Nature, también fue publicado otro experimento, la teleportación cuántica del suelo al satélite, llevada a cabo a través de Micio. En junio, el experimento del mismo grupo en la distribución de pares de fotones enredados durante 1.200 kilómetros fue el artículo de portada en la revista académica Science.

Los científicos chinos han completado todos los experimentos diseñados para Micio con un año de anticipación.

Karl Ziemelis, editor en jefe de ciencias físicas de Nature, indicó que, con la publicación de estos nuevos estudios, Pan y sus colegas han completado su demostración de un trío de experimentos cuánticos que serán centrales para cualquier internet cuántico global con sede en el espacio.

"Quiero decir que podrías considerar que el cielo es el límite para las tecnologías cuánticas, pero es un poco conservador en la actualidad. Ellos han ido más allá del cielo con sus últimos experimentos. Es un testimonio de las inversiones y los esfuerzos significativos de China en ciencias físicas que este grupo ha sido capaz de poner en marcha a tecnologías de comunicación cuántica práctica a tal altura astronómica", explicó Ziemelis.

El presidente de la CAS, Bai Chunli resaltó que los éxitos muestran que China ha llegado a una posición de liderazgo en el terreno de la investigación de comunicación cuántica.

"Micio ha marcado el inicio de la construcción de la comunicación cuántica global, el estudio de la física cuántica espacial y la verificación experimental de las teorías de gravedad cuántica. Esto ayuda a China a controlar el puesto de mando de la ciencia y tecnología cuántica, y convertirse en líder en este terreno", señaló Bai.

Además de Micio, durante los dos últimos años China ha lanzado una serie de satélites de ciencia espacial, que incluyen el Explorador de Partículas de Materia Oscura, el satélite recuperable SJ-10 y el Telescopio de Modulación de Rayos X Duros.

Según Bai, China planea lanzar más satélites de ciencia espacial en los próximos cinco a diez años, concentrándose en las fronteras científicas, como el estudio del origen del universo, los agujeros negros, las olas gravitacionales, los exoplanetas, la exploración de los recursos del sistema solar y las tormentas solares.

La implementación de estos proyectos traerá más avances científicos, y ayudará a China a convertirse en una nación poderosa en el terreno de la ciencia y tecnología, afirmó Bai. Fin