imposible de romper cuántico los mensajes ahora se pueden enviar por aire y pronto se transmitirán al espacio.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China USTC descubrieron en 2018 cómo compartir en secreto "claves cuánticas" entre satélites en órbita y estaciones terrestres, como Rhythm89 informado anteriormente . Eso hizo que la conexión entre el satélite chino Micius y tres sitios terrestres con los que se comunica en Europa y Asia sea, con mucho, la red cuántica segura más grande del mundo. Pero la herramienta de secreto cuántico que Micius usó originalmente tenía algunas filtraciones, lo que requirió que los científicosdesarrollar una forma más avanzada de cifrado cuántico conocida como distribución de clave cuántica independiente del dispositivo de medición MDI-QKD. Ahora, esos mismos investigadores, por primera vez, lograron MDI-QKD de forma inalámbrica, en una ciudad de China, sincualquier fibra óptica involucrada. Y se están preparando para enviar MDI-QKD a Micius.
"Los resultados del grupo chino [son] muy interesantes para la comunidad de comunicación cuántica", dijo Daniel Oblak, investigador de comunicaciones cuánticas de la Universidad de Calgary en Ontario que no trabajó en el experimento.
Abre la puerta, dijo, a redes prácticas de cifrado cuántico que dependen de satélites y cables de fibra óptica que funcionan en tándem, algo que no es posible con la tecnología actual.
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mensajes de seguridad cuántica
Cada dato seguro que ha enviado desde su teléfono instrucciones a su banco a través de una aplicación móvil, por ejemplo, o mensajes de Whatsapp con su madre se ha transmitido a grandes distancias llenas de posibles piratas informáticos. Pero cualquier fisgón escuchandoProbablemente no podría tener ningún sentido de esa información porque se transformó en un galimatías que solo se podía descifrar con una clave segura, básicamente una larga cadena de números. Esa cadena de números se mezcla con la información que protege, y solo alguienquien sabe la cuerda puede descifrarlos.
Sin embargo, esos sistemas no son perfectos, son vulnerables a los ataques de cualquiera que escuche cuando se comparte la clave. Tampoco suelen usar cadenas de números lo suficientemente largas como para estar perfectamente seguros incluso contra alguien que no escuchó enen la clave, según el libro del criptógrafo belga Gilles Van Assche " Criptografía cuántica y destilación de clave secreta "Cambridge University Press, 2006.
Entonces, en la década de 1980, los investigadores desarrollaron un método teórico para generar claves seguras usando mecánica cuántica . Descubrieron que las claves seguras podrían codificarse en las propiedades cuánticas de partículas individuales e intercambiarse secretamente de un lado a otro. La ventaja de esta "distribución de claves cuánticas" QKD es que la física cuántica dicta que el acto mismo de observaruna partícula la cambia irreparablemente. Por lo tanto, cualquier espía que intentara interceptar la clave cuántica podría ser detectado inmediatamente por los cambios en las partículas.
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Asegurando la bóveda cuántica
En los últimos años, cuando los investigadores comenzaron a construir prototipos de redes de distribución de claves cuánticas utilizando fotones partículas de luz, apareció una falla importante en el sistema: los "ataques de canal lateral" podrían desviar copias de una clave cuántica directamente del receptor, según un estudio.publicado en 2012 en la revista Cartas de revisión física encontrado.
Entonces los investigadores desarrollaron MDI-QKD, llamándolo en ese documento de 2012 "una solución simple para eliminar todos los canales laterales del detector existentes y aún por descubrir".
En MDI-QKD, tanto el emisor como el receptor de un mensaje envían sus fotones de clave cuántica al mismo tiempo así como señuelos a un tercero. Cada fotón contiene un solo bit de información: un uno o un cero.El tercero no tiene que estar seguro y no puede leer la información que transmiten los fotones.
"Todo lo que puede decir es la relación entre los [fotones]", dijo Wolfgang Tittel, un experto en comunicaciones cuánticas de QuTech, una colaboración entre la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos y la Organización Holandesa para la Investigación Científica Aplicada.decir "si son iguales o diferentes".
Cuando tanto el remitente como el receptor envían un uno o un cero, reciben un mensaje del relé que dice que enviaron el mismo bit. Si envían números diferentes, el relé transmite que enviaron números diferentes. Un pirata informático espiando elEl relé solo podía decir si los fotones eran iguales o diferentes, pero no si representaban un uno o un cero.
"Pero, por supuesto, las personas que enviaron los estados saben lo que enviaron, así que saben lo que envió la otra persona", dijo Tittel a Rhythm89.
Todos esos unos y ceros se suman a una clave cuántica segura, y un hacker no tiene forma de saber qué es.
Pero MDI-QKD tiene sus propios desafíos, dijo Tittel, que no participó en este último experimento. Requiere que ambos fotones lleguen al relé precisamente al mismo tiempo.
"Descubrimos que esto es difícil debido a los cambios en la temperatura del dispositivo", dijo, lo que puede alterar el tiempo.
Y eso es usar cables de fibra óptica dedicados. Enviar fotones a través del aire requiere tener en cuenta la turbulencia atmosférica, lo que hace que la sincronización sea aún más impredecible.
Es por eso que el nuevo experimento es tan impresionante, dijo Tittel. Si bien China ha estado haciendo QKD estándar con Micius desde 2018, hasta ahora nadie había descubierto cómo hacer el sistema de cifrado más irrompible a largas distancias sin cables de fibra óptica parallevar los fotones de un lado a otro.
En el nuevo estudio, los investigadores enviaron una clave segura MDI-QKD a través de 11,9 millas 19,2 kilómetros de aire libre entre dos edificios en la ciudad de Hefei. Para asegurarse de que los fotones llegaran al relé exactamente al mismo tiempo,desarrollaron algoritmos que permitieron a los dispositivos emisores y receptores dar cuenta de las fluctuaciones en ese tramo de atmósfera.
Llevar MDI-QKD al espacio requerirá más resolución de problemas, incluidos mejores algoritmos que puedan dar cuenta de las distancias aún mayores involucradas.
"El segundo desafío que esperamos superar está asociado con el movimiento de los satélites", Qiang Zhang, uno de los autores del artículo le dijo a Phys.org .
Un objetivo en movimiento cambia el comportamiento de los fotones de formas que deben tenerse en cuenta con mucha precisión para que la señal tenga sentido.
Tittel dijo que el movimiento del satélite hace que MDI-QKD sea "muy difícil", pero que es plausible que el equipo de la USTC lo lleve a cabo.
Si lo hacen, habrán desarrollado una red cuántica imposible de descifrar mediante cualquier método conocido de descifrado de códigos. Sería la red de comunicación de larga distancia más segura del mundo.
Publicado originalmente en Rhythm89.