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Quantum Computing and the New Space Race


CHINA | Tecnologí­as
Publicada:2018-07-04
Por Agencias

Great powers need to think more seriously of the challenges that the final frontier will pose.  
Hasta ahora, la mayoría de la tecnología se ha basado en las leyes clásicas de la física (newtoniana y otras).




Imagen:space


EN ENERO DE 2017, los científicos chinos comenzaron oficialmente los experimentos utilizando el primer satélite con habilitación cuántica del mundo, que llevará a cabo una serie de pruebas destinadas a investigar las comunicaciones cuánticas basadas en el espacio a lo largo de los próximos dos años. El satélite es el primero de su tipo y se lanzó oficialmente en agosto de 2016 desde el desierto de Gobi. El satélite, llamado Micius en honor al científico y filósofo chino, fue desarrollado por científicos chinos y austríacos dentro del proyecto Quantum Experiments at Space Scale (QUESS). El proyecto ha atraído la atención de expertos y medios de comunicación de todo el mundo, ya que los satélites con capacidad cuántica podrían proporcionar la infraestructura para futuras redes de comunicación a prueba de hackers. En un momento en que los ataques cibernéticos se llevan a cabo con mayor facilidad, mejorar la seguridad de las comunicaciones es crucial para garantizar la protección de la información sensible para los estados, las entidades privadas y las personas. Para los estados, asegurar las comunicaciones también conlleva ventajas geopolíticas estratégicas. ¿Cuáles son las posibles implicaciones de la tecnología de satélites con capacidad cuántica, en el contexto de los problemas actuales de seguridad global y la expansión de las capacidades de ingeniería de China en el espacio y en otros lugares?

Hasta ahora, la mayoría de la tecnología se ha basado en las leyes clásicas de la física (newtoniana y otras). La tecnología de comunicación moderna utiliza ondas de radio, que transfieren datos cifrados con complejos algoritmos matemáticos. La complejidad de estos algoritmos asegura que los terceros tengan dificultades para descifrarlos. Sin embargo, con un mayor poder de cómputo y la creciente sofisticación de las tecnologías de piratería, tales métodos de comunicación son cada vez más vulnerables a la interferencia.

Aquí es donde entra la física cuántica. Según la teoría cuántica, las partículas subatómicas pueden actuar como si estuvieran en dos lugares a la vez. Esta propiedad puede ser manipulada por científicos, de modo que una partícula puede adoptar cualquiera de los dos estados (por ejemplo, girar hacia arriba o girar hacia abajo). Si no se observa la partícula, estará en un estado de "superposición". Es decir, será una combinación de ambos estados. Sin embargo, si se observa la partícula, el acto de observarla invariablemente alterará su estado, colapsando así la "superposición". Este fenómeno se conoce como el "efecto observador". Los científicos pueden manipular varias partículas en un estado de "superposición". , "En el que están fusionados y dependen uno del otro", conocido como "enredo cuántico".

Experimentos previos con encriptación cuántica tuvieron cierto éxito, pero el medio no fue apropiado. Los mensajes de enredo cuántico se enviaron a través de fibras ópticas; sin embargo, el problema era que la señal terminaría siendo absorbida por el medio y, por lo tanto, no era factible hacerlo a largas distancias. Enviar un mensaje cuántico enmallado a largas distancias requeriría "repetidores cuánticos": dispositivos que capturan y retransmiten la información cuántica. La alternativa fue iniciada por China e involucra irradiar fotones enredados a través del vacío del espacio, donde nada puede absorberlos.

El satélite chino funciona disparando un láser a través de un cristal, creando un par de fotones (minúsculas partículas subatómicas) en un estado de "enredo". La mitad de cada par se envía luego a dos estaciones separadas en la Tierra. El objetivo es generar claves de comunicación cifradas con grupos de fotones entrelazados, en los cuales la información está codificada por un conjunto de números aleatorios generados entre dos usuarios. Si un tercero intenta observar o interferir con uno de los haces de fotones enredados, la teoría cuántica dictamina que la clave de cifrado será alterada y se volverá ilegible, debido al "efecto observador" antes mencionado. En este caso, el usuario puede cambiar el mensaje o cancelarlo.

El programa QUESS se divide en tres fases. La primera etapa del experimento, recientemente realizada por científicos, involucró teletransportar un fotón desde una estación terrestre en China al satélite, estableciendo una red cuántica de satélite a tierra. La segunda y la tercera etapa son más ambiciosas, ya que pretenden lograr un enredo cuántico entre Beijing y Graz (cerca de Viena). En 2017, se informó que el QUESS había tenido su primer éxito, cuando emitía fotones entre el satélite y dos estaciones terrestres y mostraba que las partículas podían permanecer en un estado cuántico vinculado a una distancia de 1.200 km, empequeñeciendo el récord de distancia anterior. de 144 km, ubicado en las Islas Canarias. Este experimento usó rayos láser montados en un satélite. El haz se dividió y generó pares de fotones que permanecieron en un estado enmarañado. Los fotones enredados fueron canalizados en dos telescopios que los proyectaban en dos estaciones separadas: uno estaba en Delingha (en la meseta tibetana) y el otro a 1.203 km de distancia, en el Observatorio Gaomeigu en Lijiang.

Después de establecer enlaces de comunicaciones confiables utilizando esta técnica, el elemento más desafiante desde el punto de vista técnico de los experimentos, sería posible crear redes de comunicación habilitadas para la cuántica "superseguras", simplemente agregando satélites.

En los próximos cinco años, los científicos chinos esperan realizar un experimento de seguimiento, en el que un satélite de comunicaciones cuánticas se colocará en una órbita más alta de 20,000 km.

Las implicaciones para la seguridad global son abundantes. Si la tecnología de encriptación cuántica es eventualmente empleada a gran escala, el hackeo, el cableado o el descifrado de código tanto en el dominio de comunicaciones como en el militar quedarían obsoletos, ya que las claves encriptadas cuánticamente no pueden ser observadas teóricamente por terceros. Este tema es de gran importancia, dada la creciente influencia de los ciberataques en los asuntos internos. En los Estados Unidos, los ataques y el ciberespionaje de los atacantes cibernéticos rusos -presuntamente en colaboración con el Kremlin- revelaron efectivamente información privada (incluidos muchos correos electrónicos) de funcionarios del Partido Demócrata, lo que perjudicó su credibilidad durante la campaña electoral presidencial de 2016. Esta táctica también ha sido probada durante las elecciones en Ucrania. La tecnología de Quantum también se podría utilizar para evitar infracciones a gran escala de información pública y privada, evitando eventos como la violación de datos de Yahoo en 2013, que afectó a más de mil millones de usuarios.

Fuente:nationalinterest/by Nayef Al-Rodhan


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