¿Qué son las comunicaciones cuánticas?

En los últimos 25 años nos hemos acostumbrado a leer, escuchar y ver en los diferentes medios de comunicación continuas citas relativas al espectacular avance que han experimentado las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) en general y las telecomunicaciones en particular.


Desde la invención de la fibra óptica en 1966 y su posterior comercialización e instalación a principios de la década de los ochenta del pasado siglo el avance de los sistemas de telecomunicación tanto en cuanto a distancia cubierta como en capacidad ofrecida ha sido espectacular. Hoy en día un enlace de fibra puede cubrir distancias de miles de Km proporcionando capacidades de varias decenas de Terabit por segundo (1 Terabit = 10¹² bits).
 

Los sistemas a los que nos hemos referido en el párrafo anterior se denominan clásicos. En ellos los bits se codifican mediante pulsos de luz que comprenden cientos de miles de partículas de luz o fotones.


Desde hace aproximadamente unos 15 años científicos e ingenieros vienen trabajando en un nuevo paradigma: las comunicaciones cuánticas. Los sistemas de comunicación cuántica se basan en la transmisión de información empleando pulsos extremadamente débiles que contienen, como mucho, un único fotón en media. Ello es necesario porque la información se transmite empleando estados cuánticos de la luz cuya implementación requiere el empleo de un solo fotón. La ventaja principal de estos sistemas reside en que debido a su naturaleza cuántica, cualquier manipulación intermedia de la información por parte de un espía puede ser inmediatamente detectada. Por este motivo, la principal aplicación de las comunicaciones cuánticas es en el área de la seguridad en las comunicaciones y, en concreto, en la distribución de claves privadas o criptografía. En estos sistemas dos usuarios extremos (Alice y Bob) distribuyen y acuerdan de antemano una clave secreta a través de un canal cuántico, que posteriormente emplearán a través de un canal público para encriptar y desencriptar la información clásica enviada.


Un error frecuente consiste en pensar que los sistemas de comunicaciones cuánticas sustituirán a los clásicos en el futuro y que, por tanto, deben de alcanzar los mismos valores de capacidad que éstos. De hecho, solo es necesario disponer de una clave de varias decenas de kilobits (1 kilobit =1000 bits) para poder realizar una transmisión completamente segura entre extremos. Por ello, los sistemas de comunicaciones cuánticas serán complementarios a los clásicos y pueden funcionar a mucha menos velocidad. Dicho de otra forma, no es necesario que la transmisión sea de banda ancha, pero si que sea completamente segura.


Las aplicaciones de las comunicaciones cuánticas son muy diversas, pudiéndose identificar de forma mas inmediata las transacciones bancarias, monedero electrónico, la transferencia de información en procesos electorales, el comercio electrónico y, en general, todas aquellas que requieran un alto grado de confidencialidad y seguridad.
 

José Capmany

Director de ITEAM - Universitat Politècnica de València




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