¿Podemos agregar cuantificación a Internet para hacerlo más seguro?
Nicoelnino / Alamy
El ejército estadounidense ha lanzado una iniciativa para determinar cómo los dispositivos y partículas cuánticas podrían aumentar las redes de comunicación tradicionales, como las que conforman Internet, para hacerlos más seguros.
Las redes cuánticas que comparten información a través de los estados cuánticos de partículas son extremadamente seguras. Por ejemplo, los mensajes que llevan estos estados no pueden copiarse subrepticiamente, gracias a las propiedades de la física cuántica. Debido a esto, ya se han construido varias redes de comunicación cuántica en todo el mundo.
Pero se ha obstaculizado un Internet completamente cuántico porque no sabemos cómo construir algunos de los dispositivos cruciales para que funcione. En lugar de esperar a que se respondan todas las preguntas pendientes, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA) ha comenzado un programa para identificar los beneficios a corto plazo de hacer que las redes de comunicación existentes sean más cuánticas.
Sobre todo, el objetivo de la agencia es identificar adiciones cuánticas que serán prácticas y útiles en el futuro cercano, dice Allyson O’BrienGerente de programa para DARPA’s Red de Augatorios cuánticos (Quanet) Programa. “No podemos hacer que todo sea cuántico”, dice ella.
En agosto, el equipo de Quanet se reunió para un truco que culminó en una demostración de concreto: la luz puesta en un estado cuántico especial se usó para transmitir imágenes como el logotipo de DARPA y un gráfico simple de un gato. En el mejor de los casos, esta prueba temprana de una red acomodada de cuántica alcanzó tasas de bits lo suficientemente altas como para transmitir video de alta definición.
O’Brien dice que los estados cuánticos de esta demostración son solo un ejemplo de una variedad de cuantificación que el programa Quanet está explorando. Los investigadores también están trabajando en “hiperentanglemento“, Donde varias propiedades de la luz se vincularían simultáneamente a través del enlace inextricable del enredo cuántico. Los modelos matemáticos preliminares sugieren que el hiperentanglemento puede ayudar a codificar información más segura en menos señales de luz, reduciendo los recursos que la red cuántica necesitaría.
En el otro extremo del espectro, el equipo está explorando hacer luz en su red no completamente cuántica sino como cuántica. Esto implica dotar la luz con algunas propiedades de los estados cuánticos sin forzar un cambio fundamental completo en su carácter físico.
Los investigadores de Quanet también están desarrollando una tarjeta de interfaz de red cuántica, un componente que se puede conectar a los dispositivos de comunicación para permitirles transmitir y recibir señales cuánticas.
Hay muchas preguntas abiertas sobre cuán útiles pueden ser estas intervenciones, y en qué etapas y niveles de diseño de red se implementan mejor. Pero O’Brien dice que Quanet está reuniendo a físicos cuánticos, ingenieros eléctricos y especialistas en red para responder estas preguntas de la manera más realista posible.
“Las redes cuánticas no van a resolver todo”, dice Joseph Lukens en la Universidad de Purdue en Indiana. Solo se destacan en algunas tareas, y la forma más eficiente de ejecutarlas aún incluirá algunos dispositivos de red tradicionales. “El futuro es que las redes cuánticas tendrán que integrarse automáticamente con las redes clásicas”, dice Lukens. En su opinión, esto hace que los programas como Quanet sean valiosos, a pesar de todas las preguntas sobre cómo aumentar cuántica la muy bien desarrollada y omnipresente infraestructura de Internet ya lo tenemos.
Sería un gran éxito si el programa desarrollara un sistema donde los usuarios a veces pudieran cambiar a un “modo cuántico” ultra seguro en sus dispositivos. De esa manera, todos podríamos aprovechar estos aumentos sin tener que saber nada sobre las leyes de la física cuántica, dice Lukens.
Temas: