Primera demostración de comunicación cuántica segura con un avión

El equipo del Instituto de Computación Cuántica (IQC) y del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo, Ontario, han diseñado su prototipo de receptor para que consista en componentes compatibles con el tamaño y las restricciones del entorno operativo de un microsatélite.

Investigadores en Canadá han dado un paso hacia la comunicación cuántica segura con satélites, con las primeras transmisiones desde un transmisor terrestre a una carga cuántica en un avión en vuelo.

El equipo del Instituto de Computación Cuántica (IQC) y del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo, Ontario, han diseñado su prototipo de receptor para que consista en componentes compatibles con el tamaño y las restricciones del entorno operativo de un microsatélite.

El autor principal Christopher Pugh, dijo en un comunicado: «La distribución de claves cuánticas (QKD) establece claves criptográficas entre dos partes distantes de una manera que es criptoanalíticamente inquebrantable. Los sistemas QKD basados en tierra utilizan enlaces de fibra óptica y se limitan a distancias de unos pocos cientos de kilómetros debido a pérdidas de absorción, que se incrementan exponencialmente a medida que aumenta la distancia».

«Se ha demostrado que los enlaces por el espacio libre funcionan sobre el terreno con distancias variables, tanto en las pruebas estacionarias como en las móviles. Pero a pesar de las pérdidas debidas a efectos geométricos escalando cuadráticamente con la distancia, la adición de absorción atmosférica y las turbulencias y la necesidad de tener una línea de visión clara, supone que las transmisiones terrestres por el espacio libre también están limitadas a unos pocos cientos de kilómetros. El sistema basado en satélites amplía la comunicación cuántica a una escala global».

Para probar su sistema, el equipo utilizó el avión Twin Otter del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, para realizar 14 pasos sobre su estación terrestre de transmisión a distancias variables, logrando un enlace de señal cuántica para siete pasadas y una extracción de clave secreta para seis de los siete pasos exitosos.

El Profesor Thomas Jennewein, dijo: «Este es un paso extremadamente importante que tomó casi ocho años de preparación y finalmente demuestra que nuestra tecnología es viable.

«Hemos alcanzado enlaces ópticos a velocidades angulares similares a las de los satélites de baja órbita terrestre, y para algunos pasos de la aeronave sobre la estación terrestre, se establecieron enlaces a los 10 segundos de la transmisión de datos de posición. Y recibió tasas de errores binarios cuánticos típicamente entre tres y cinco por ciento, generando claves seguras de hasta 868 kb de longitud.

«Hemos probado el concepto, y nuestros resultados proporcionan un modelo para futuras misiones satelitales, justo a tiempo para el anuncio de una misión de satélite cuántico por el Gobierno canadiense», dijo Jennewein.

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