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Científicos rusos y chinos han construido un canal cuántico y enviado una imagen cifrada de 256x64 píxeles entre dos estaciones terrestres, separadas entre sí por 3,8 kilómetros. Con la ayuda de un satélite, intercambiaron claves cuánticas y consiguieron una transmisión impenetrable.
Científicos rusos han establecido un canal protegido cuánticamente entre la Federación Rusa y China utilizando un satélite diseñado para teletransportación cuántica, distribución de entrelazamiento, distribución de claves cuánticas (QKD) y comunicaciones cuánticas seguras a escala global.
Montaron, configuraron y pusieron en marcha por completo una estación terrestre en Zvenigorod (Rusia) y construyeron en China una réplica de la instalación rusa e intercambiaron con ella imágenes cifradas con claves cuánticas.
Tecnología pionera
La comunicación cuántica fue una de las primeras tecnologías cuánticas que encontró aplicación comercial y se hizo popular para la transmisión segura de información cifrada. Por ejemplo, en Rusia, allá por 2017, se consiguió la primera línea de comunicación cuántica entre dos bancos.
A pesar del desarrollo de varios protocolos de transmisión de señales y su resistencia a los ataques, el problema de la atenuación en la transmisión de radiación a largas distancias sigue siendo relevante.
Se puede solucionar añadiendo el sistema de fibra, o pasando las líneas de transmisión de fibra a espacios abiertos, es decir, recurriendo al uso de comunicaciones por satélite.
Ya se han llevado a cabo experimentos de este tipo, no sólo para comprobar el rendimiento y la eficacia del método, sino también para transferir los avances de las tecnologías de fibra óptica.
Casi 4.000 kilómetros
Un equipo de científicos de la Universidad MISiS, el Centro Cuántico Ruso y la empresa KuSpace Technologies ha logrado ahora transmitir información a través de un canal cuántico seguro entre Rusia y China, a lo largo de 3,8 mil kilómetros, con la ayuda de un satélite. Los resultados se han publicado en la revista Optics Express.
En el mismo experimento, los físicos aprendieron a procesar cuánticamente la señal teniendo en cuenta las imperfecciones de los detectores para aumentar la precisión de la transmisión.
Antes de realizar el experimento, los científicos construyeron un modelo de la instalación y trataron de predecir cómo factores como la posición del satélite afectarían la velocidad de transmisión y el nivel de errores.
Utilizando este sistema, los investigadores lograron transmitir una imagen encriptada de 256x64 píxeles desde la estación rusa en Zvenigorod a la estación china en Nanshan, y viceversa.
La clave para esta comunicación segura fue el uso de la distribución de claves cuánticas (QKD), que aprovecha las propiedades de la mecánica cuántica para garantizar que la información transmitida no pueda ser interceptada.
Clave secreta
Además, la estación de Zvenigorod fue equipada con un sistema de análisis y procesamiento de señales ópticas para ajustar la desviación del haz, rotar el sistema de referencia de polarización y filtrado espectral de fotones. Esto permitió corregir las desviaciones del haz con señales cuánticas con una precisión de menos de 10 microradianes.
Todas las configuraciones y métodos de análisis adicionales permitieron transmitir una clave secreta de 310 kilobits de longitud.
La longitud de la clave resultante, las bajas pérdidas y otras ventajas del esquema permitieron aumentar la velocidad de transferencia de datos utilizando sistemas de distribución de claves cuánticas a largas distancias.
Este experimento demuestra el avance en la capacidad de establecer comunicaciones cuánticas seguras a larga distancia utilizando satélites, lo cual tiene importantes implicaciones para la ciberseguridad global.
Referencia
Eurasian-scale experimental satellite-based quantum key distribution with detector efficiency mismatch analysis. Aleksandr Khmelev et al. Optics Express Vol. 32, Issue 7, pp. 11964-11978 (2024). DOI:https://doi.org/10.1364/OE.511772
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