La tecnología cúantica, la nueva revolución de Internet

A pesar de otros hechos notorios que acontecieron en 2020, ese año fue también el año de la Internet cuántica, gracias a un par de experimentos que sugieren que esta tecnología de red futurista podría ser posible en el mediano plazo.

El ámbito cibernético es “dominante en la ofensiva”: piratear las redes es más fácil, más rápido y más barato que protegerlas o parchearlas. La mayoría de las redes están destinadas a permitir el intercambio de información, lo que dificulta y puede resultar contraproducente evitar el acceso. El costo de los ataques a la red se duplica año tras año, y podría alcanzar los $ 6 billones en 2021, según Cybersecurity Ventures, aunque la inversión anual en ciberseguridad global se ha duplicado de $ 80 mil millones a $ 160 mil millones desde 2016. Estas inversiones están generando rendimientos cada vez menores y los hackers están ganando la batalla.

Con Internet estándar, los paquetes de datos se envían a través de redes y se vuelven a ensamblar en el otro extremo. Para mayor protección, esos paquetes ahora están encriptados en gran medida. La computación actual procesa información solo en dos estados: cero o uno (encendido o apagado). En cambio, la tecnología cuántica trabaja también con la superposición de ambos. Los bits se llaman qubits.

¿Por qué la tecnología cuántica? Internet cuántica aprovecha las conexiones inherentes entre qubits. Ese vínculo entre las partículas se conoce como entrelazamiento, y cualquier cambio que hagas en una partícula entrelazada le ocurre a la otra. En lugar de enviar paquetes de datos, Internet cuántica envía una partícula de luz entrelazada por una línea de fibra óptica, reteniendo la partícula que está vinculada a ella. Ahora tienen una conexión para enviar datos. Si interfieres con eso, es inmediatamente obvio, ya que cualquier intento de medir un estado cuántico lo cambia automáticamente, es una regla de la física, lo que hace que sea imposible interceptar la transmisión.

Los qubit, como comentábamos, pueden actuar como binarios pero en lugar de uno o un cero, un qubit puede ser ambos o ninguno, lo que hace posible codificar aún más datos. Si se introduce uno de esos qubits en la partícula que retuvo, los datos aparecerán en el que envió por el cable de fibra óptica.

La internet cuántica no es una idea nueva, ya la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) del ejército de los EE. UU. estableció la primera red de distribución de claves cuánticas ya en 2003. Asimismo, los experimentos de teletransportación cuántica se remontan a 1997 en la Universidad de Viena.

En febrero de este año, científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China publicaron un artículo que detallaba un enlace cuántico de 1.200 km con el satélite Micius, el más largo hasta ahora. Unos meses más tarde, en septiembre, investigadores de la Universidad de Bristol revelaron una forma de escalar esta tecnología naciente más allá de una sola conexión.

“Cuando comencé a hacer que la computación cuántica funcionara entre dos personas era un gran problema”, dice Siddarth Joshi, investigador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Bristol. “Ahora lo estamos haciendo funcionar entre redes cada vez más grandes. Y los satélites, cuando comencé, eran un sueño. Ahora hay un satélite en órbita y estamos construyendo otros satélites “.

“La gran ventaja de la comunicación cuántica es que es mucho más segura que cualquier otra cosa”, dice Joshi. El cifrado que usamos para proteger nuestras comunicaciones ahora es difícil de descifrar, pero no imposible, y se volverá simple cuando lleguen las computadoras cuánticas . “Si alguien tiene una computadora lo suficientemente potente, puede resolver el problema y ser capaz de descifrarlo muy fácilmente”, dice.

Después de todo, cualquier persona con una PC rápida hoy en día podría descifrar las comunicaciones de hace 30 años, si tuviera acceso a ellas. “Si quiere mantener la seguridad de los datos a largo plazo, quiere algo como la comunicación cuántica, donde no se base en un problema que sea difícil de resolver, sino en un problema que sea imposible de resolver, se base en las leyes de la física para asegurarse de que un proceso sea unidireccional, como grabar un mensaje en una hoja de papel”.

Los esfuerzos para construir una Internet cuántica súper rápida y segura están progresando constantemente, y los científicos ahora han descubierto cómo podría funcionar una parte importante de esa red: un interruptor integral que administra cómo pasan los datos entre los usuarios.

El interruptor recién construido aborda una de las barreras clave para construir una Internet cuántica: la forma en que la información se distorsiona y se pierde a medida que viaja. Esa información se transfiere como fotones disparados a través de redes de fibra óptica, pero a veces se ‘pierden’ en el camino.

Al ajustar la cantidad de datos que recibe cada usuario a través de un sistema que selecciona y redirige las longitudes de onda de la luz que transportan diferentes canales de datos, el interruptor programable puede hacer frente a un número cada vez mayor de usuarios sin causar una pérdida adicional de fotones.

Sin embargo, hay un límite para esta tecnología: más allá de 50 a 100 personas en la red y no funcionará. Esta vez, Joshi lo compara con una red Wi-Fi doméstica, que normalmente solo puede conectar 32 dispositivos. “La forma de evitarlo es que hay que averiguar cómo conectar un enrutador a otro y comenzar a construir redes cada vez más grandes”, dice. “Ese es exactamente nuestro próximo paso”.

La Internet cuántica no reemplazará a la Internet existente, pero será una función adicional. Joshi cree que comenzará a ser adoptado para casos de uso específicos por parte del gobierno y las instituciones financieras para mantener seguras las conexiones troncales. Ese trabajo ya ha comenzado, pero podría llevar una década.

Sin embargo, los investigadores detrás de estos proyectos creen que la Internet cuántica será para todos, y debería serlo. “Yo diría que la privacidad y la seguridad son derechos fundamentales”, dice Joshi. “Algún día esto será universal, todo el mundo quiere esto”.