El entrelazamiento cuántico puede usarse para encriptar mensajes, haciendo que los datos sean más seguros


El experimento consistió en confinar dos iones individuales (uno para el emisor y otro para el receptor) en trampas separadas que estaban conectadas con un enlace de fibra óptica. Esta es una de las trampas de iones utilizadas en el experimento. Imagen: David Nadlinger/Universidad de Oxford
El experimento consistió en confinar dos iones individuales (uno para el emisor y otro para el receptor) en trampas separadas que estaban conectadas con un enlace de fibra óptica. Esta es una de las trampas de iones utilizadas en el experimento. Imagen: David Nadlinger/Universidad de Oxford

Notablemente, los protocolos de distribución de claves cuánticas, como el esquema Bennett-Brassard, proporcionan seguridad teórica de la información. Sin embargo, los protocolos cuánticos realizados hasta ahora están sujetos a una nueva clase de ataques que explotan un desajuste entre los estados o mediciones cuánticos implementados y su modelado teórico, como se ha demostrado en numerosos experimentos.

Por primera vez, un equipo internacional de científicos, entre los que se encuentran investigadores de la EPFL, ha demostrado experimentalmente un enfoque de distribución de claves cuánticas basado en el entrelazamiento cuántico de alta calidad, que ofrece garantías de seguridad mucho más amplias que los esquemas anteriores.

El profesor Rüdiger Ubanke, decano de la Escuela del IC, que, junto con el estudiante de doctorado Kirill Ivanov, es uno de los autores del trabajo, declaró: "A lo largo de los años, se ha visto que los esquemas de QKD pueden tener una ventaja notable: los usuarios sólo tienen que hacer suposiciones muy generales sobre los dispositivos empleados en el proceso. La forma más novedosa de QKD se conoce ahora generalmente como "QKD independiente del dispositivo", cuya implementación experimental se ha convertido en un objetivo importante en este campo. Por eso es emocionante que por fin se haya logrado un experimento tan innovador".

En el experimento se utilizaron dos iones individuales -uno para el emisor y otro para el receptor- y se mantuvieron en trampas separadas unidas por una fibra óptica. El entrelazamiento entre los iones se produjo en esta red cuántica fundamental con una fidelidad récord a lo largo de millones de ejecuciones.

Una representación de la distribución de claves cuánticas independiente del dispositivo. Imagen: Scixel/Enrique Sahagú
Una representación de la distribución de claves cuánticas independiente del dispositivo. Imagen: Scixel/Enrique Sahagú

El protocolo no podría haberse llevado a cabo de forma prácticamente útil sin una fuente tan consistente de entrelazamiento de alta calidad. La comprobación de que el entrelazamiento se explotaba correctamente era igualmente crucial. Se requerían avances significativos, en teoría, para el procesamiento de los datos, la extracción efectiva de la clave criptográfica y la garantía de un rendimiento óptimo a lo largo del experimento.

En el experimento, las "partes legítimas" -los iones- se encontraban en un mismo laboratorio. Pero hay un camino claro para ampliar su distancia a kilómetros. Con esta perspectiva y otros avances recientes en experimentos relacionados en Alemania y China, existe ahora una perspectiva real de convertir la teoría en práctica

Fuentes, créditos y referencias:

Nadlinger DP et al. Experimental quantum key distribution certified by Bell’s theorem. Nature, published online 27 July 2022, DOI: 10.1038/s41586-022-04941-5

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