Cuántico procede de cuanto, cantidad de energía. Un cuanto es, en medición a escala especialmente pequeña, un paquete de información, ya sea contenida en un átomo o en un fotón. Algo observable a nivel físico sobre lo que podemos interactuar.
Pero cuando se habla del internet cuántico se habla de un nuevo estatus que protegería las telecomunicaciones como nunca antes. Durante los últimos meses y en el marco de Quantum Flagship, muchos proyectos parecen bordear la literatura de ciencia ficción. Pero estas son tecnologías aplicables a necesidades reales. Los relojes atómicos utilizan un principio similar, donde los átomos velan por un funcionamiento constante y estable.
¿Cómo sería la red de un internet cuántico? ¿Qué nos va a deparar un futuro con este cambio de paradigma? Cabe establecer que el internet cuántico sería, de base, un conjunto de protocolos y sistemas que no sustituirían a los actuales, sino que convivirían con ellos. Una implementación donde el uso de cúbits redundaría en distintas metodologías de comunicación. ¿Hasta qué punto?
Entendiendo la computación cuántica
Aunque podríamos remontarnos hasta la “acción fantasmagórica a distancia” formulada por Albert Einstein, es durante la década de los sesenta cuando el estudiante de la Universidad de Columbia Stephen Wiesner propuso que podrían crearse billetes con 20 trampas de luz capaces de atrapar fotones en un estado de polarización concreto. ¿Dinero cuántico? Una forma perfecta de evitar falsificaciones: los cúbits no se pueden copiar.
Años después propuso que la información podía codificarse en unidades denominadas cúbits. Pero no fue hasta 1982 cuando el físico Paul Benioff desarrolla sus investigaciones en computación cuántica y 1984 cuando Charles H. Bennett y Gilles Brassard desarrollan los primeros modelos teóricos de criptografía cuántica.
Vamos a intentar explicarlo de una manera sencilla. La comunicación cuántica plantea lo que sigue: si el bit es la unidad mínima de información en informática clásica, el cúbit es la medida en computación cuántica. Un bit puede poseer un valor determinado, 0 o 1, dependiendo de su carga positiva (hay electricidad pasando a través) o negativa (no hay electricidad). Y con estos valores podemos realizar operaciones como ‘AND’, ‘NOT’ y ‘OR’.
Un cúbit (bit cuántico) puede ser 1 y 0 al mismo tiempo. La información puede almacenar más estados mediante emparejamientos y puede darse, por tanto, una superposición o combinación. En resumen: una única operación informática podría servir para calcular varios valores al mismo tiempo. La velocidad de respuesta y la posibilidad de encriptar o desencriptar largas cadenas de números se multiplica exponencialmente.
Casi imposible de hackear
Una de las aplicaciones de la informática cuántica es en los sistemas de distribución de clave cuántica (QKD). Para entenderlo de forma sencilla: cuando intentamos observar un cúbit, ese estado mixto del que hablábamos se rompe y pasa a ser un uno o un cero.
Los cúbits no se pueden imitar. Por esta razón, si intentamos acceder a los datos de algún servidor interceptando su red, tal y como hicieron en su momento Gary McKinnon o Edward Snowden, la propia intrusión destruirá la información cuántica, registrando de paso el asalto. Los QKD se utilizan para generar claves criptográficas; si alguien intenta leer o clonar la clave, nunca llegará a su objetivo.
En este sistema los datos son enviados mediante formatos tradicionales a través de una red compartida, mientras que las claves para descifrar los archivos son enviadas en estado cuántico, usando un par de fotones entrelazados. Imagina cifrar información que no pueda ni siquiera descifrar una computadora cuántica. Usando este sistema podemos crear una criptografía inviolable.
Y siguiendo la línea de la base teórica planteada al comienzo, aún podríamos hablar del teletransporte cuántico, la barrera definitiva para garantizar la seguridad e integridad de un archivo. Si un par de cúbits viajan en direcciones distintas, conservarían su conexión cuántica. Intentar modificar uno altera el otro, lo que Einstein denominaba “acción fantasmagórica a distancia”, no olvidemos. En este artículo podemos leer más acerca del teletransporte cuántico.
Servidores más allá de la velocidad de la luz
El rendimiento de un internet cuántico se apreciaría, fundamentalmente, en su baja latencia, su velocidad, basando la red global en repetidores cuánticos (los cúbits no pueden ser amplificados) que transportan fotones cargados de información. Internet a velocidad de la luz, literalmente.
Pero hablamos de computación cuántica basada en luz óptica. Los últimos avances proponen velocidades superiores a las limitaciones de la luz, partiendo del teletransporte simultáneo. Los primeros pasos ya han sido dados, logrando entrelazar pequeños paquetes cuánticos a una distancia de 50 kilómetros en una red segura con nodos situados a 1,3 kilómetros. Una línea de investigación que comenzó con el teletransporte a larga distancia de las propiedades de un fotón a otro. Aquella no fue la primera, pero sí la más exitosa.
Desde entonces se han logrado emparejamientos variopintos. A través del agua en un tanque a una profundidad de 3,3 metros. A través de las partículas de un diamante. E incluso a nivel espacial: el equipo creador del proyecto QUESS, padres del primer satélite cuántico, logró un entrelazamiento a 1.200 kilómetros de distancia.
Velocidad y seguridad son los dos pilares fundamentales. Pero hay más. Estas ventajas son extrapolables a todos los servicios conectados: radares, vehículos completamente autónomos, redes de dispositivos IUT, almacenamiento y codificación de información. En un tiempo en el que generamos 25 exabytes al mes y almacenamos unos 2.000 cada año, pese a que todas las palabras dichas desde los albores del tiempo apenas ocuparían 5 exabytes.
El internet cuántico de los próximos años va mucho más allá de nuestras expectativas más optimistas en 5G y 6G. Como han apuntado algunos expertos, se trataría de una conectividad prácticamente ilimitada, «instantánea y ubicua, con soluciones descentralizadas de inteligencia artificial, lo que requerirá frecuencias milimétricas, a partir de 26 Ghz».
Imágenes | Pixabay (1 y 2), Unsplash (1 y 2)
Por ISRAEL FERNÁNDEZ
