Un proyecto de computación y criptografía cuánticas permitirá el envío de información totalmente segura
UCM/DICYT un consorcio científico formado por cinco grupos de investigación y un laboratorio que trabajan en las tecnologías emergentes en el campo de la Información Cuántica han presentado hoy el programa Quitemad. Este proyecto tiene cinco objetivos científicos concretos: criptografía cuántica, computación cuántica, control cuántico y tomografía, correlaciones cuánticas y simulación cuántica. Estas cinco líneas de investigación tienen aplicaciones científicas y tecnológicas relevantes, que van desde la implementación de criptografía cuántica para el sector industrial hasta el desarrollo y la puesta en funcionamiento de nuevas técnicas de computación e información cuánticas, incluyendo su realización experimental en colaboración con laboratorios nacionales e internacionales.
Coordinado por Miguel Ángel Martín-Delgado, profesor de Física Teórica de la Complutense, Quitemad reúne a cinco grupos de investigación en el área de la Información Cuántica. Proceden de la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad Politécnica de Madrid, la Universidad Carlos III de Madrid y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Cuenta también con un laboratorio asociado, el CeSViMa (Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid), de la Politécnica de Madrid. Estos equipos españoles están apoyados, además, por diez grupos de investigación y empresas internacionales y nacionales, entre los que se cuentan Toshiba Research Labs, Telefónica I+D, idQuantique, ICFO y el Instituto Max Planch de Óptica Cuántica, de Alemania. El programa está cofinanciado por la Comunidad de Madrid y el Fondo Social Europeo. La dotación es de 1.073.400 euros para los próximos cuatro años.
Alberto Galindo Tixaire, de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, y Nicolas Gisin, fundador de IdQuantique, de la Universidad de Ginebra, abrirán la presentación, que contará con las intervenciones de Ignacio Cirac, director de la División Teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica; Carlos Andradas, responsable del Campus de Excelencia Internacional de Moncloa y vicerrector de la Complutense; y Miguel Ángel Martín-Delgado, coordinador de QUITEMAD. Participarán también Alejandro Becerra, gerente de Innovación de Telefónica I+D, así como Jorge Sáinz González, subdirector general de Investigación de la Consejería de Educación de la Comunidad de Madrid, los vicerrectores de Investigación de las tres universidades implicadas –Carmen Acebal (Complutense), Carlos Balaguer (Carlos III) y Gonzalo León (Politécnica de Madrid)– y la vicepresidenta de Investigación del CSIC, Carmen Peláez. Cerrará la presentación, a las 19:30 h, Salustiano del Campo, presidente del Instituto de España.
Además de los objetivos científicos, el proyecto contempla objetivos estratégicos como formar en las tecnologías de la información cuántica a nuevos equipos que puedan abordar con éxito los retos futuros de universidades y empresas, con la finalidad de dotar a Madrid de un estatus de excelencia y vanguardia en el ámbito europeo y mundial.
Aplicaciones
El campo de la Información Cuántica es una de las áreas de desarrollo más prometedoras dentro de la Física y adquiere su mayor relevancia en la criptografía cuántica y la computación cuántica. Estas tecnologías prometen, por ejemplo, comunicaciones absolutamente seguras y una capacidad computacional inmensa, de forma que están llamadas a revolucionar nuestras vidas de manera comparable a como lo hicieron en su momento el láser o el ordenador personal.
Gracias a la criptografía cuántica, los mensajes que se envían a través de la red contarán con un protocolo de transmisión que será no muy seguro, como ahora, sino absolutamente seguro, con la enorme diferencia que eso supone para el envío de información y para hacer negocios. Así, la Distribución Cuántica de Claves (DCC), como primera tecnología comerciable, permite compartir claves con seguridad garantizada por dos partes que comparten un canal cuántico, ya que la mecánica cuántica proporciona modos de realizar cómputos o transferir información de manera completamente distinta a los sistemas de seguridad clásicos.
Mediante un complejo protocolo, emisor y receptor intercambian una serie de qubits (unidad mínima de información cuántica) codificados en fotones, lo que les permite acordar una clave virtualmente invulnerable, ya que, según los principios de la física cuántica, cualquier intento de observación de un qubit será detectado por el receptor, lo que otorga una completa seguridad al intercambio de información.
La superioridad frente a los métodos convencionales de criptografía es evidente. La criptografía convencional basa su seguridad en la confianza de que un atacante no tenga potencia de cálculo ni conocimientos matemáticos suficientes para descifrar las claves de una manera indetectable por los usuarios, y va perdiendo seguridad a medida que aumenta la potencia de cálculo de los sistemas. La DCC no tiene ese problema y es lo más cerca que podemos estar de la seguridad absoluta, ya que las claves estarían garantizadas contra ataques con tecnologías existentes o futuras.
Prueba del actual desarrollo de la DCC es que ya ha ido más allá del escenario teórico, para convertirse en una realidad tecnológica. De hecho, hay un número creciente de compañías que fabrican aparatos basados en la criptografía cuántica y muchas más con prototipos de laboratorio capaces de ofrecer un servicio real. La criptografía cuántica se halla ya en fase semicomercial.
El objetivo final de la computación cuántica es conseguir un ordenador cuántico, capaz de realizar cálculos numéricos complicados y de hacer búsquedas en enormes bases de datos. Ese objetivo último puede estar todavía algo lejano, pero la investigación que acabará dando origen a esos ordenadores ha dejado ya importantes hallazgos, que mejoran sustancialmente la capacidad de comprender y manipular el universo cuántico. Esas mejoras podrán ser utilizadas en procesos tecnológicos tan relevantes como el diseño de fármacos y la producción de nanodispositivos.
Cercanos ya al límite último que imponen las leyes de la física a los dispositivos actuales, en lo que se refiere a velocidad de procesamiento y capacidad de almacenamiento, las tecnologías cuánticas suponen el próximo gran paso que representará la liberación de esas barreras y la creación de nuevos métodos, con múltiples aplicaciones en áreas básicas –como la óptica cuántica, la física teórica o la mecánica cuántica– y en áreas aplicadas: fabricación de nuevos materiales y nuevos ordenadores, métodos de cálculo útiles en nanociencia, comunicaciones, etcétera.
Aunque todavía no se puede construir un ordenador cuántico, sí se puede fabricar ya un simulador cuántico. El coordinador de Quitemad lo define como “un banco de pruebas cuánticas que no necesita corregir errores para poder funcionar”. El simulador servirá para comprobar si algunas teorías cuánticas son correctas o no, algo imposible de hacer con los ordenadores tradicionales. Por otra parte, el progreso en la comprensión del entrelazamiento cuántico permite también considerar simulaciones clásicas de la mecánica cuántica mucho más eficientes de lo hasta ahora logrado.