¿Cómo combatir el robo de datos, un verdadero problema social? La física cuántica tiene la solución. De hecho, sus teorías hacen posible codificar información (un qubit) en partículas de luz (La luz es el conjunto de ondas electromagnéticas visibles al ojo…) (un fotón) y hacer circular estos últimos en un fibra óptica (Una fibra óptica es un hilo muy delgado de vidrio o plástico que tiene la propiedad de…) de una manera ultra segura. Pero el uso de este tecnología (La palabra tecnología tiene dos significados de facto:) telecomunicaciones a Gran escala (La escalera grande, también llamada escalera aérea o escalera automática, es una…) se enfrenta al rendimiento de sensores (Un sensor es un dispositivo que transforma el estado de una cantidad física observada en un…) de fotones individuales utilizados.
Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE), con la empresa identificación cuántica, logró multiplicar su velocidad por veinte. Esta innovación, que se descubrirá en la revista Fotónica de la naturalezalogra un rendimiento nunca antes alcanzado en la distribución de claves cuánticas.
Comprar un billete de tren, reservar un taxi, recibir una comida a domicilio: tantas transacciones realizadas diariamente a través de aplicaciones móviles. Se basan en sistemas de pago que implican un intercambio de información secreta entre el usuario y su banco. Para ello, el banco genera una clave pública, que envía a su cliente, y una clave privada, que mantiene en secreto. Con la clave pública, el usuario puede modificar la información, hacerla ilegible y enviarla al banco. Gracias a su clave privada, el banco puede descifrarlo.
Este sistema ahora está amenazado por el poder de cómputo de las computadoras cuánticas. Para remediar esto, el criptografía cuántica (La criptografía cuántica es un intento de implementar los predicados de la mecánica…) – o “distribución de clave cuántica” (QKD, por distribución de clave cuántica en inglés) – es la mejor opción. Permite que dos partes produzcan claves secretas compartidas y las transmitan mediante fotones, a través de fibra. óptico (La óptica es la rama de la física que se ocupa de la luz, la radiación…), de forma ultra segura. De hecho, las leyes de Mecánica cuántica (La mecánica cuántica es la rama de la física que tiene como objetivo estudiar y… afirmar que una medida afecta el estado del sistema que se está midiendo. Por lo tanto, si un espía intenta medir los fotones para robar la clave, la información se alterará instantáneamente y se revelará la intercepción.
Límites actuales
La aplicación de este sistema está notablemente limitada por la velocidad de los detectores monofotónicos, utilizados para recibir la información. Después de cada detección, deben recuperarse durante unos treinta nanosegundos, lo que limita la velocidad de las claves secretas a unos 10 megabits por segundo. Un equipo de UNIGE dirigido por Hugo Zbinden, profesor asociado del Departamento de físico (Física (del griego φυσις, naturaleza) es etimológicamente la…) de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, ha logrado superar este límite al desarrollar un detector (Un detector es un dispositivo técnico (instrumento, sustancia, materia) que cambia…) con un mejor rendimiento. Este trabajo se ha realizado en colaboración con el equipo de Félix Bussières de la empresa identificación cuántica, escindir del’universidad (Una universidad es una institución de educación superior cuyo objetivo es el…).
“Actualmente, los detectores más rápidos para esta aplicación son los detectores de fotones individuales con nanocables superconductores”, explica Fadri Grünenfelder, exalumno de doctorado en el Departamento de Física Aplicada de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio. “Estos dispositivos cuentan con un diminuto cable superconductor enfriado a -272°C. Si un solo fotón lo golpea, se calienta, deja de ser superconductor por un corto tiempo, generando una señal eléctrica detectable. Cuando el cable se enfría nuevamente, otro fotón se puede detectar”.
Récord de actuaciones
Al integrar no uno sino catorce nanocables en sus sensores, los investigadores lograron obtener tasas de detección récord. “Nuestros detectores pueden contar veinte veces más rápido que un dispositivo de un solo cable”, explica Hugo Zbinden. “Si dos fotones llegan en poco tiempo dentro de estos nuevos detectores, pueden golpear diferentes cables y ambos ser detectados, mientras que con un solo cable es imposible”. Los nanohilos utilizados también son más cortos, lo que contribuye a reducir su tiempo de recuperación.
Gracias a estos sensores, los científicos lograron generar una clave secreta a una velocidad de 64 megabits por segundo a lo largo de 10 km de fibras ópticas. Esta velocidad es lo suficientemente alta para asegurar, por ejemplo, una videoconferencia con varios participantes. Esto es cinco veces el rendimiento de la tecnología actual en esta distancia. Como beneficio adicional, estos nuevos detectores no son más complejos de producir que los dispositivos actuales disponibles en el mercado.
Estos resultados abren nuevas perspectivas para la transferencia ultrasegura de datos, que es crucial para los bancos, los sistemas de salud, pero también para los gobiernos y el ejército. También se pueden aplicar en muchos otros campos donde la detección de luz es un elemento clave, comoastronomía (La astronomía es la ciencia de observar las estrellas, buscando explicar…) y elimaginería médica (La imagen médica reúne los medios de adquisición y restitución de imágenes de…).
¿Te ha gustado este artículo? ¿Quieres apoyarnos? Compártelo en las redes sociales con tus amigos y/o coméntalo, ¡esto nos animará a publicar más temas similares!
