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La tecnología cuántica que pudiera convertirse en el futuro de las telecomunicaciones

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La encriptación cuántica es una de las claves de este sistema. Foto: BBC.

El túnel Holland, que conecta la isla de Manhattan, en Nueva York, con el estado de Nueva Jersey, es el más antiguo de los destinados al tráfico de vehículos en Estados Unidos, pero bajo su vieja estructura se esconde una nueva tecnología que va camino de convertirse en el futuro de las telecomunicaciones.

En ese túnel se ocultan unos cables de fibra óptica hechos con mecánica cuántica que tienen la capacidad de proteger datos críticos de bancos y agencias gubernamentales. Y ya están siendo probados.

Se trata de una tecnología llamada sistema de distribución de claves cuánticas (QKD) que permite generar e intercambiar claves secretas usando dos fotones entrelazados que solo conocen emisor y receptor. Y lo más interesante es que esas claves no pueden ser copiadas.

Este sistema se utilizará cada vez más, según los científicos, para encriptar información y que no pueda ser descifrada por ningún tipo de computadora, ni siquiera una computadora cuántica.

Funciona a través de lo que muchos consideran el futuro de las comunicaciones: la mecánica cuántica.

¿Cómo funciona?

Cualquier agencia de inteligencia medianamente avanzada puede manipular los cables “normales” de fibra óptica e interceptar los mensajes que se transportan en la red usando un software especial sin que quienes usan esos cables lo sepan.

Pero el QKD resuelve ese problema ya que usa la mecánica cuántica, aprovechando la noción de que la luz, entendida como una onda, puede comportarse también como una partícula. Así, los cables permiten explotar el comportamiento de las partículas de luz (fotones) y crear una especie de bits de información.

En cada extremo del cable, los sistemas QKD usan unos láseres para emitir información en las pulsaciones de luz y conducir esos datos a través del cable.
Si alguna de las partes del cable por donde pasa la información es interceptada y ésta no llega en el nanosegundo que se espera, tanto el emisor como el receptor sabrán que la comunicación ha sido comprometida.

“La mecánica cuántica crea una comunicación ‘segura’ en la que cualquier individuo que esté a la escucha puede ser detectado”, se lee en un informe sobre esta cuestión elaborado por la Comisión Europea.

A diferencia de la criptografía tradicional, que usa las matemáticas, el QKD usa la cuántica para crear códigos “imposibles de romper”.

“Cifrado irrompible”

El cable QKD bajo el túnel Holland fue desarrollado por Quantum Xchange, una empresa tecnológica “pionera en cifrado inquebrantable” y en computaciones cuánticas con base en Maryland, Estados Unidos.

La misión de la compañía, según explica en su sitio web, es “darle a las empresas comerciales y agencias gubernamentales el mejor y más innovador sistema de defensa para mantener sus datos seguros hoy y en el futuro”.

El volumen de datos crece año tras año, lo cual les ofrece a los cibercriminales la oportunidad de exponer enormes cantidades de datos y provocar caos, señala la empresa.

“Las financieras ven la tecnología QKD como un elemento de diferenciación”, dijo John Prisco, director ejecutivo de Quantum Xchange.

Prisco dijo que varias entidades bancarias y compañías de gestión de activos están probando el equipo desarrollado por Quantum, aunque no quiso detallar de qué compañías se trataba por “acuerdos de no divulgación”.

La idea es que esas empresas terminen usando a largo plazo su método para proteger la información más confidencial, desde algoritmos y cuentas de clientes hasta secretos comerciales.

El mexicano Erick Linares Vallejo, investigador de la Universidad de Bristol, en Reino Unido, asegura que el código de seguridad que proporcionan los sistemas QKD “es inquebrantable por 200 o 300 años”.

Más allá de EE.UU.

Pero Quantum Exchange no es la primera compañía en explorar esta tecnología. En 2008, investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, y de la compañía japonesa Toshiba hicieron el primer experimento, logrando crear claves seguras.

Unos años más tarde, en 2015, un equipo de la Universidad de Ginebra, en Suiza, y de Corning, un fabricante estadounidense que desarrolla materiales con aplicaciones tecnológicas, lograron la distancia de QKD más larga para fibra óptica (307 km).

El gobierno de China también la está desarrollando. De hecho, se ha propuesto crear la red claves cuánticas más grande del mundo y está demostrando la capacidad del QKD para transmitir y recibir mensajes satelitales.

La mecánica cuántica todavía es un mercado por explorar, pero mueve millones de dólares. Según la firma de investigación de mercados Global Industry Analysis, la demanda de esta tecnología podría alcanzar los US$2.000 millones para 2024.

El principal problema de los algoritmos que usamos actualmente es que su seguridad se basa en operaciones que puede resolver fácilmente una computadora cuántica.

Por eso, los investigadores están buscando la manera de diseñar nuevos algoritmos o sistemas para transportar información que puedan estar a salvo de la amenaza que plantea la computación cuántica, como el QKD.

Según un informe publicado el 3 de enero por la MIT Technology Review, la revista tecnológica del Instituto Tecnológico de Massachussets (EE.UU.), la tecnología cuántica es la nueva carrera tecnológica entre China y Estados Unidos.

“Estados Unidos lidera la carrera cuántica. Pero el impresionante esfuerzo de China para impulsar la investigación cuántica significa que la brecha entre ellos se está cerrando rápidamente”, afirma.

(Tomado de BBC Mundo)

Se han publicado 16 comentarios



Este sitio se reserva el derecho de la publicación de los comentarios. No se harán visibles aquellos que sean denigrantes, ofensivos, difamatorios, que estén fuera de contexto o atenten contra la dignidad de una persona o grupo social. Recomendamos brevedad en sus planteamientos.

  • Anibal Sanchez Numa dijo:

    Muy interesante. Efectivamente, los algoritmos intratables en computación tradicional son fáciles de romper con ordenadores cuánticos, así que hay que prepararse para el futuro.

    • Rgp dijo:

      La computación cuántica no puede romper cualquier tipo de algoritmo criptográfico. Actualmente se trabaja en algoritmos de criptografía postcuántica que permiten proteger la información usando métodos matemáticos tradicionales pero que hasta ahora se usaban poco. El problema de la factorización de enteros grandes que se usaba hasta ahora puede ser resuelto en tiempo polinomial (“rápido”) con el algoritmo de Shor pero otros problemas relacionados con matrices que son problemas “NP duros” se mantienen intratables para las computadoras cuánticas.

      De todas formas la seguridad basada en la propia física de la conexión es superior a la basada en las matemáticas, se puede decir que es “perfecta”, pero no significa que aquellos que no tengamos computadoras cuánticas estemos perdidos.

      Este es el enlace al sitio de Tanja Lange, una de las investigadoras que trabaja en la creación de algoritmos postcuánticos: https://www.hyperelliptic.org/tanja/projects.html

  • Preocupao dijo:

    Uff, el que logre hacer operativa esa tecnología se forra en cuestión de dias. Todos, absolutamente todos los bancos querrán usarla, las empresas, las pasarelas de pago, las tiendas online, agencias gubernamentales y gobiernos. En fin, donde quiera que se necesite mantener fuera a ojos y manos indeseables, aquí estará su panacea. Al menos si en verdad resulta tan inexpugnable. Si estas cosas se hacen realidad, la NSA, el FBI, Echelon, Carnivore y semejantes habrán encontrado la horma de su zapato.

  • fernando dijo:

    antes de enviar por el canal encriptado, o después, la información es espiada, es dificil romprer las claves de cifrado de hoy en día, la cia se lleva las claves privadas. No es un problema de la tecnología

    • Anibal Sanchez Numa dijo:

      Los cifrados tradicionales son difíciles de romper por la enorme complejidad algoritmica, lo que hace que con una computadora normal demore cientos o miles de años. El problema es que un algoritmo de complejidad exponencial se convierte en clase polinomial usando un ordenador cuántico, por tanto se necesitan algoritmos de elevada complejidad de tipo cuántico para que una computadora cuántica tampoco pueda romperlos.

  • Baphomet dijo:

    Me alegra ver que la computación cuántica es una realidad y que se logren pasos en esa área, para que deje de ser sólo un sueño futurista.

  • Pioneer dijo:

    Esta tecnología como dicen los ingenieros de google es un “bebé en pañales” a saber solo se conocen adelantos “significativos” por esta empresa (Google) y la NASA, aunque no se exactamente cuando, creo que a finales del 2017, IBM puso a disposición de todo el público un “servidor” cuántico para que los científicos y público en general haciendo uso de sus “bondades” pudiera desentrañar sus deficiencias, los qbits y la utilización de partículas en “dos” estados diferentes da posibilidades ilimitadas que destrozaran las defensas informáticas actuales y obligaría a una revolución inmediata de todos lo sistemas de información en el mundo , además de ser inconmensurablemente “útil” en la utilización del BIg Data y en la inteligencia artificial, daría teóricamente posibilidades de comunicativas que van desde la “teletransportación” de información al procesamiento de información que no son ni soñados por los especialistas actuales , harían teóricamente infranqueables esas comunicaciones aunque el cerebro humano es “mágico” y pudieran aparecer “genios” que captarán la teletransportación sin huellas, cosa realmente impensable, nada que este mundo es fascinante , personalmente creo que la cuántica y la descentralización o Blockchain serán el futuro mediato de la por decirlo de algún modo “informática “ del futuro.

  • Simon dijo:

    Algo le falta a la teoría cuántica que todavía no entendemos perfectamente. Einstein, con su teoría fotoeléctrica que le gano el Nobel de física, inició lo que posteriormente se convertiría en la mecánica cuántica. Sin embargo, siempre afirmó hasta sus últimos días que esta nueva teoría sobre el comportamiento de la materia en el micro mundo subatómico estaba incompleta, entre otras cosas porque contradecía una propiedad fundamental del universo conocida por causa y efecto sobre la cual todo el edificio de las ciencias descansa.

    Cuando se transmite información de un lugar a otro en el universo a través del espacio es inevitable la transferencia de energía y por tanto era imposible la transmisión de información de forma instantánea. Hasta ahora la velocidad de la luz continúa como limite universal para la transmisión de información.

    Se ha trabajado mucho sobre esto por las mentes mas brillantes en la física pero todavía no se podido formular una teoría demostrable que unifique a la Relatividad con la Mecánica Cuántica. El día que esto se logre sera el acontecimiento mas significativo en la historia de las ciencias y de la humanidad.
    “The Theory of Everything”

    • El profe de cuántica dijo:

      Simon:

      Algunas correcciones a tus planteamientos:

      No fue Einstein con la explicación del efecto fotoeléctrico sino Max Planck con su explicación de la radiación del cuerpo negro mediante la teoría de los cuantos quien inicio la teoría cuántica que posteriormente obtuvo sus primeras formulaciones gracias a W. Heisenberg (1925) y E. Schrödinger (1926).

      Tampoco fue por lo que dices que Einstein de manera equivocada, como se demostró posteriormente, rechazaba la teoría cuántica.

      En cuanto a la unificación de la relatividad con la teoría cuántica tampoco es cierto que no se haya producido: la teoría cuántica relativista asi como la fusión de la electrodinámica con la teoría clásica existe desde la primera mitad del siglo XX gracias entre otros a Dirac, Klein, Fock, Gordon, Feynman, Tomonaga, Schwinger entre otros.

      A continuación algunos de los premios Nobel otorgados a los padres fundadores de la teoría cuántica, que por cierto ya tiene mas de un siglo de existencia pues se considera que nació el 28 de diciembre de 1900 cuando Max Planck hizo la presentación de su teoría de los cuantos en el congreso de la Sociedad Alemana de Física.

      1918 Max Planck 1858–1947 his discovery of energy quanta

      1931 Werner Heisenberg 1901–1976 the creation of quantum mechanics, the application of which has, inter alia, led to the discovery of the allotropic forms of hydrogen

      1933 Erwin Schrödinger 1887–1961 their discovery of new productive forms of atomic theory
      Paul Adrien Maurice Dirac 1902–1984

      1945 Wolfgang Pauli 1900–1958 his discovery of the exclusion principle, also called the
      Pauli principle

      1954 Max Born 1882–1970 his fundamental research in quantum mechanics, especially his statistical interpretation of the wave function

      1965 Shin’ichiro Tomonaga 1906–1979 their fundamental work in quantum electrodynamics, with profound
      Julian Schwinger 1918–1994 consequences for the physics of elementary particles
      Richard P. Feynman 1918–1988

      La unificación a la que probablemente te refieras es la teoría de la gran unificación (TGU). Primero se logró unificar las interacciones débiles con las electromagnéticas, luego se incorporó la interacción fuerte. Falta por incorporar la interacción gravitacional.

      • Simon (el conserje) dijo:

        Para el estimado profe. de cuántica:

        Muy interesante lo dicho por usted. Ya en el siglo pasado se rompieron los físicos sus cabezas discutiendo sobre estos asuntos y todavía persisten las opiniones divergentes. Permítame sugerirle que lea con cuidado lo que dije sobre Einstein: “inició lo que posteriormente se convertiría en la mecánica cuántica.” En ningún momento afirmé que fuera el creador, sino a su contribución mediante su descubrimiento del efecto fotoeléctrico.

        Mas tarde, como correctamente afirma usted, le siguieron otros como Planck, Schrodinger, Dirac, etc, quienes sentaron y expandieron matemáticamente la teoría cuántica. No son pocos los utilizan actualmente el apelativo del ‘padre de la física cuántica’ para referirse a Einstein. En esto de invenciones y descubrimientos muchas veces abunda la incertidumbre histórica sobre quien fue el primero. “Cada gran hombre se apoya en los hombros de los que lo precedieron,”

        Einstein recibió el Nobel de física por su trabajo teórico y experimental sobre el efecto fotoeléctrico publicado en 1905 donde se evidencian los fenómenos cuánticos. (sin entrar en largos e interminables detalles y explicaciones). La relatividad todavía era muy discutida y por ello no le valió el premio..
        .
        Einstein trabajó hasta sus últimos días en llamada Teoría de la Unificación del Campo “Unified Field Theory” y nunca logró su sueño de incluir la gravedad en la unificación con las restantes fuerzas o campos fundamentales. Se dice que la Teoría de las Cuerdas lo hace pero no hay consenso entre los físicos modernos con respecto a la validez de tal afirmación.

        Einstein estaba en desacuerdo con la naturaleza probabilística de la Teoría Cuántica por entrar en conflicto con el determinismo sobre el cual descansa todo lo que se conoce hasta ahora en el universo. Para él dicha teoría estaba incompleta, nunca dijo que era totalmente errónea. Algo faltaba para explicar este conflicto tan significativo. Ningún físico contemporáneo comprende en su totalidad la física cuántica. Así respondió Richard Ferryman (nobel de física.) cuando le preguntaron.

        En cuanto a la transmisión de información a velocidades superiores a la de la luz, se han hecho experimentos con lasers que resultaron equivocados en sus mediciones cuando fueron analizados cuidadosamente.
        Quizás algún día nos llevemos la sorpresa y podremos comunicarnos mediante el quantum entanglement. No es de hombres de ciencia hablar de imposibilidades absolutas siempre y cuando la evidencia lo demuestre. La ciencia es un proceso continuo y cada generación aporta algo nuevo. Luego pasa la antorcha para que otros continúen iluminando el largo sendero del conocimiento colectivo de la humanidad.

        “Una teoría no triunfa porque logre convencer a sus oponentes, sino porque todos sus oponentes mueren y una nueva generación crece siendo familiar con ella.”
        MAX PLANCK.

        Chao. (Cubadebate me va a matar por mis largos comentarios. Saludos!)

      • Simon dijo:

        Auto corrección: Einstein no descubrió el efecto fotoeléctrico, quien lo hizo fue Hertz en 1887 Fue Einstein quien lo explico correctamente por vez primera.

      • Simon dijo:

        Profe, perdóneme que insista pero no existe teoría funcional alguna que unifique la relatividad general con la teoría cuántica. Intentos ha habido pero tienen sus lagunas.
        Una cosa es con violin y otra contrabajo.
        Chao, fue un placer intercambiar opiniones.

  • Cheo el amargado dijo:

    Cuando los faraones egipcios construyeron las enormes pirámides pensaron que así se burlarían de los ladrones de tumbas.

  • UnitedKingdom dijo:

    Total, cuba siempre irá detrás de la tecnología con años luz de distancia.

  • Rafa dijo:

    De verdad que esos yanquis son unos HP, pero están escapaos…

  • Ernesto Estevez Rams dijo:

    “En ese túnel se ocultan unos cables de fibra óptica hechos con mecánica cuántica ”

    Los cables no estan hechos con mecanica cuantica, eso es como decir que los cables actuales estan hechos con fisica del estado solido. Lo que se usa la mecanica cuantica para encriptar la informacionloscables estan hechos vaya usted a saber de que material.

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