Comunicación cuántica

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China logra la primera comunicación cuántica entre el espacio y la Tierra

El avance sienta las bases para un sistema de envío de datos imposibles de hackear.

El satélite Mozi fue puesto en órbita el pasado 16 de agosto desde la base espacial de Jiuquan en China

Científicos de China han logrado transmitir por primera vez entre el espacio y la Tierra partículas vinculadas por la propiedad cuántica del entrelazamiento. El avance, además de confirmar el auge de China como nueva potencia tecnológica, sienta las bases para construir una nueva generación de satélites y para desarrollar un nuevo sector económico basado en las tecnologías cuánticas.

El entrelazamiento permite transmitir información de manera perfectamente segura, porque es imposible de interceptar sin delatarse. Los usuarios potenciales de esta tecnología que blinda los secretos y garantiza la privacidad incluyen ejércitos, bancos, multinacionales y gobiernos, además de ciudadanos individuales.

La posibilidad de transmitir información con partículas entrelazadas se había demostrado ya en distancias de hasta un centenar de kilómetros a través de cables de fibra óptica o del aire de la atmósfera. Esta distancia es suficiente para enviar datos sensibles entre dos puntos de una misma ciudad. Sin embargo, la calidad de la señal se degrada con la distancia debido a la progresiva pérdida de fotones –y por lo tanto de información– en su trayecto por los cables o por el aire.

Foto china satélite Mozi fotones entrelazados china

Transmitir la señal desde el espacio, donde apenas hay pérdida de información porque los fotones no interactúan con el vacío, permite extender el alcance de las comunicaciones cuánticas a distancias de miles de kilómetros. De este modo, se podría crear una red global de satélites de comunicación cuántica para transmitir datos delicados de manera segura entre dos puntos cualesquiera de la Tierra.

Según los resultados que se presentan esta semana en la revista Science, el satélite Mozi ha enviado pares de fotones entrelazados hacia dos ciudades de China separadas por 1.200 kilómetros. La detección de los fotones al llegar a la Tierra ha confirmado que seguían estando entrelazados sin que se hubiera perdido ninguna información en el trayecto. La distancia total recorrida por los pares de fotones oscila entre 1.600 y 2.400 kilómetros, según la posición del satélite respecto a la superficie terrestre en el momento de emitir las partículas.

 “Es un avance muy importante tanto por sus implicaciones tecnológicas como científicas”, destaca Valerio Pruneri, investigador Icrea en el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) y coautor de una propuesta enviada a la Agencia Espacial Europea (ESA) para construir un satélite de comunicación cuántica.

Tecnológicas porque “muestra que el entrelazamiento de los fotones se puede mantener a grandes distancias e indica que será posible mantenerlo en transmisiones intercontinentales”. Y científicas porque permite profundizar en el estudio de la física cuántica y poner a prueba algunas de sus predicciones.

Una nueva generación de satélites permitirá transmisiones que no se podrán interceptar

Según el Gobierno chino, la comunicación cuántica tendrá también un importante impacto económico. Una estimación publicada por el diario China Daily sitúa en 50.000 millones de yuanes (unos 6.500 millones de euros) el mercado potencial de esta tecnología en un plazo de cinco años.

Esto explica que China haya invertido en satélites de comunicación cuántica y haya adelantado a Europa y a Estados Unidos en esta área. Mozi es el primero de estos satélites.

Con una masa de 631 kilos en el momento del lanzamiento, es un pequeño aparato experimental construido únicamente para comprobar la viabilidad de las comunicaciones cuánticas entre el espacio y la Tierra. Lanzado el pasado 16 de agosto –en un cohete que también llevó al espacio el nanosatélite catalán3Cat-2 desarrollado por un equipo de la UPC–, Mozi tiene una misión de sólo dos años.

El satélite se encuentra en una órbita baja, a unos 500 kilómetros de altitud, y sobrevuela los detectores de fotones construidos en las ciudades de Delingha, Lijian y Urumchi una sola vez al día durante cuatro minutos y 35 segundos. En los próximos meses, el equipo científico de la misión tiene previsto presentar resultados de un segundo experimento de comunicación intercontinental entre China y Europa con información encriptada en fotones entrelazados. Si los próximos resultados también son positivos, China tiene un proyecto para poner en servicio una red global de satélites de comunicación cuántica que podría estar operativa alrededor del 2030.

Europa cede el liderazgo en la tecnología

El satélite chino Mozi, puesto en órbita el pasado verano para realizar experimentos de comunicación cuántica entre el espacio y la Tierra, se basa en avances técnicos ideados en Europa para generar y detectar fotones entrelazados. Científicos europeos habían liderado hasta ahora los experimentos más avanzados de comunicación cuántica. En uno de ellos, llevado a cabo en el 2012, se había superado una distancia de 143 kilómetros entre las islas de La Palma y Tenerife. Aquel experimento, dirigido por el austriaco Anton Zeilinger, líder mundial en esta área de investigación, se diseñó como paso previo para iniciar comunicaciones cuánticas con satélites desde el espacio. Sin embargo, Europa no ha apostado por este tipo de satélites pese a las propuestas presentadas por la comunidad científica. Finalmente, ha sido el chino Jian Wei Pan, que se formó en el Instituto de Óptica e Información Cuánticas de Viena (Austria) como discípulo de Zeilinger, quien ha liderado la misión del satélite Mozi.