Government Lab revela que ha operado Quantum Internet durante más de dos años

Uno de los sueños de los expertos en seguridad es la creación de una Internet cuántica que permita una comunicación perfectamente segura basada en las poderosas leyes de la mecánica cuántica.

La idea básica aquí es que el acto de medir un objeto cuántico, como un fotón, siempre lo cambia. Por lo tanto, cualquier intento de espiar un mensaje cuántico no puede dejar de dejar señales reveladoras de espionaje que el receptor puede detectar. Eso permite a cualquiera enviar un cojín de una sola vez a través de una red cuántica que luego se puede utilizar para una comunicación segura utilizando la comunicación clásica convencional.

Eso configura las cosas muy bien para una mensajería perfectamente segura conocida como criptografía cuántica y esta es en realidad una técnica bastante sencilla para cualquier laboratorio de óptica cuántica medio decente. De hecho, una empresa llamada ID cuántica vende un sistema listo para usar que ha comenzado a atraer a bancos y otras organizaciones interesadas en una seguridad perfecta.

Sin embargo, estos sistemas tienen una limitación importante. La generación actual de sistemas de criptografía cuántica son conexiones punto a punto a través de una sola longitud de fibra, por lo que pueden enviar mensajes seguros de A a B pero no pueden enrutar esta información hacia C, D, E o F. Enrutar un mensaje significa leer la parte del mismo que indica adónde debe enrutarse. Y esto lo cambia inevitablemente, al menos con los enrutadores convencionales. Esto hace imposible una Internet cuántica con la tecnología actual

Varios equipos están compitiendo para desarrollar enrutadores cuánticos que solucionarán este problema dirigiendo los mensajes cuánticos sin destruirlos. Miramos uno de los primeros el año pasado. Pero lo cierto es que estos dispositivos aún están algo alejados de la realidad comercial.

Hoy, Richard Hughes y sus amigos de Los Alamos National Labs en Nuevo México revelan una Internet cuántica alternativa, que dicen haber estado ejecutando durante dos años y medio. Su enfoque es crear una red cuántica basada en un concentrador y una red de tipo radio. Todos los mensajes se enrutan desde cualquier punto de la red a otro a través de este concentrador central.

Esta no es la primera vez que se intenta este tipo de enfoque. La idea es que los mensajes al hub se basan en el nivel habitual de seguridad cuántica. Sin embargo, una vez en el centro, se convierten en bits clásicos convencionales y luego se reconvierten en bits cuánticos para enviarlos en la segunda etapa de su viaje.

Por lo tanto, siempre que el concentrador sea seguro, la red también debería ser segura.

El problema con este enfoque es la escalabilidad. A medida que aumenta el número de enlaces al hub, se vuelve cada vez más difícil manejar todas las conexiones posibles que se pueden realizar entre un punto de la red y otro.

Hughes y compañía dicen que han resuelto esto con su enfoque único que equipa a cada nodo de la red con transmisores cuánticos, es decir, láseres, pero no con detectores de fotones que son costosos y voluminosos. Solo el concentrador es capaz de recibir un mensaje cuántico (aunque todos los nodos pueden enviar y recibir mensajes convencionales de forma normal).

Eso puede parecer limitante, pero aún permite que cada nodo envíe un pad de una sola vez al concentrador que luego usa para comunicarse de forma segura a través de un enlace clásico. Luego, el concentrador puede enrutar este mensaje a otro nodo utilizando otro panel de tiempo único que ha configurado con este segundo nodo. De modo que toda la red es segura, siempre que el concentrador central también sea seguro.

La gran ventaja de este sistema es que hace que la tecnología requerida en cada nodo sea extremadamente simple, esencialmente poco más que un láser. De hecho, Los Alamos ya ha diseñado y construido módulos tipo plug-and-play que son aproximadamente del tamaño de una caja de fósforos. Nuestro [módulo] de próxima generación será un orden de magnitud más pequeño en cada dimensión lineal, dicen.

Su objetivo final es tener uno de estos módulos integrado en casi cualquier dispositivo conectado a una red de fibra óptica, como decodificadores de TV, computadoras domésticas, etc., para permitir una mensajería perfectamente segura.

Después de haber ejecutado este sistema durante más de dos años, Los Alamos ahora confían mucho en su eficacia.

Por supuesto, la red nunca puede ser más segura que el concentrador en el medio y esta es una limitación importante de este enfoque. Por el contrario, una Internet cuántica pura debería permitir una comunicación perfectamente segura desde cualquier punto de la red a cualquier otro.

Otro es que este enfoque se volverá obsoleto tan pronto como los enrutadores cuánticos sean comercialmente viables. Entonces, la pregunta para cualquier inversionista es si pueden recuperar su dinero antes de esa fecha. Lo más probable es que no tengan que esperar mucho para averiguarlo.

Ref: arxiv.org/abs/1305.0305 : Comunicaciones cuánticas centradas en la red con aplicación a la protección de infraestructura crítica

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