China y Sudáfrica han establecido el enlace satelital cuántico más largo del mundo. El nuevo satélite Jinan-1 se conectó con una estación terrestre portátil ubicada en el edificio de Ingeniería de la Universidad de Stellenbosch (US), a una distancia de 12,900 kilómetros desde la órbita baja terrestre. Este experimento marca el primer envío de claves cuánticas (QKD o Quantum Key Distribution) a prueba de interferencias realizado en el hemisferio sur.
La investigación en física cuántica está impulsada por la posibilidad de crear sistemas de comunicación completamente seguros. Estos sistemas aprovechan principios cuánticos como el de incertidumbre de partículas fundamentales como los fotones. El protocolo de envío de claves cuánticas consiste en distribuir una clave entre dos puntos utilizando la polarización de los fotones para cifrar datos. Si un agente externo intenta interceptar la clave (o verla, para fines ilustrativos), altera el estado cuántico y su intento de espionaje queda expuesto.
La Universidad de Ciencia y Tecnología de China, en colaboración con la universidad sudafricana, logró establecer un sistema QKD utilizando fotones. Según el artículo publicado en Nature, los investigadores generaron 1.07 millones de bits seguros con ayuda del microsatélite Jinan-1 y una unidad receptora portátil. Las claves se emplearon para cifrar imágenes confidenciales.
Científicos chinos han estado publicando los detalles de al menos dos satélites militares con propósitos de monitoreo desde el espacio.
China posee amplia experiencia en comunicaciones cuánticas basadas en fotones. Según la US, los científicos chinos han desarrollado una red cuántica terrestre basada en fibra óptica que cubre 2,000 kilómetros e incluye 32 nodos de confianza entre sus principales ciudades. Ahora trabajan en perfeccionar la transmisión de información intercontinental mediante una constelación de satélites. En 2017 lograron enlazar un satélite con Austria a 7,600 kilómetros, pero su colaboración reciente con Sudáfrica duplicó prácticamente esa distancia.
“Con esta configuración, demostramos la distribución de claves cuánticas basadas en satélites con múltiples estaciones terrestres […] además, multiplexamos la comunicación óptica bidireccional satélite-tierra con comunicación cuántica, permitiendo la destilación de claves y la comunicación segura en tiempo real”, señala el artículo de investigación.
El diseño del satélite Jinan-1 y la estación portátil constituyen un hito por sí mismos. Los científicos consiguieron reducir significativamente su tamaño en comparación con modelos anteriores. El satélite chino Micius, que logró el enlace en 2017, pesaba 600 kilogramos. En contraste, la carga útil del Jinan-1 pesa aproximadamente 23 kilogramos. Además, es 45 veces más barato construirlo. Por su parte, la estación portátil para recibir información cuántica pesa solo 100 kilogramos, lo que permite su despliegue en casi cualquier lugar.
El sistema de distribución de claves cuánticas promete convertirse en la herramienta ideal para proteger comunicaciones gubernamentales, bancarias y militares frente a ciberataques. Aunque la tecnología aún está en fase experimental, más naciones están mostrando avances significativos. Otro método prometedor que está en desarrollo es la llamada «teletransportación de información» mediante el entrelazamiento cuántico.
