Domo que protege la estación que incluye el telescopio que va a servir para recibir y procesar comunicaciones cuánticas enviadas desde satélites, con el objetivo de crear enlaces de comunicación ultraseguros. EFE/NGG
Madrid (EFE).- La encriptación cuántica, conocida técnicamente como distribución cuántica de claves, es una forma de proteger las comunicaciones utilizando las leyes de esta física. Ahora, un instituto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha instalado en su azotea una estación, con un telescopio de 600 milímetros de diámetro, para el intercambio ultraseguro de información.
Esta instalación está ubicada en Madrid, en el Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información (ITEFI), donde la investigadora Verónica Fernández Mármol lidera el proyecto, que aún se encuentra en desarrollo.
La estación estará destinada a recibir y procesar comunicaciones cuánticas enviadas desde satélites, con el fin de crear enlaces de comunicación ultraseguro. Su función principal será realizar pruebas científicas y tecnológicas, validando en condiciones reales nuevas técnicas de comunicación cuántica espacial.
Este tipo de estaciones son una pieza clave de las futuras redes europeas de comunicaciones seguras, diseñadas para proteger información crítica de gobiernos, infraestructuras estratégicas y sistemas de defensa, en línea con la iniciativa EuroQCI (Infraestructura de Comunicación Cuántica Europea).
El proyecto, financiado con 10 millones de euros provenientes de fondos europeos y del propio CSIC, sitúa al Consejo y a España en la vanguardia de un campo que tiene una notable dimensión científica, industrial y de interés estratégico para la seguridad y autonomía europea.
Una vuelta de tuerca al cifrado
La distribución cuántica de claves es un método que permite a dos partes generar una clave secreta compartida, segura contra intercepciones, basándose en los principios extraordinarios de la mecánica cuántica, que estudia el mundo en escalas espaciales muy pequeñas.
A diferencia de los sistemas de cifrado actuales, cuya seguridad depende de problemas matemáticos que podrían ser resueltos en el futuro con computadoras extremadamente potentes, la criptografía cuántica, que utiliza fotones, permite detectar si alguien intenta espiar la comunicación. Esto se debe a que cualquier interferencia deja una huella detectable, alterando las propiedades de las partículas.
Este enfoque es especialmente relevante en un momento en el que se espera que los futuros ordenadores cuánticos amenacen los métodos de cifrado tradicionales. «No se trata de una tecnología teórica, ya se ha demostrado que funciona», señala Fernández.
Ahora, el desafío es hacer la transición del laboratorio a infraestructuras reales, fiables y escalables. Proyectos como este están en ese punto de transición, destaca Fernández, quien también dirige el Laboratorio de Comunicación Cuántica del ITEFI.
Un domo y un telescopio
La estación óptica terrestre cuántica, cubierta por un domo, incluye un telescopio con una distancia focal de 4,2 metros y un diseño óptico comparable al de grandes observatorios astronómicos. Esto le permite captar señales extremadamente débiles con gran precisión.
El telescopio está equipado con espejos de cuarzo de alta calidad y una estructura de fibra de carbono que asegura su estabilidad y rendimiento. Su sistema de apuntamiento de alta precisión está diseñado para seguir satélites en movimiento, no solo estrellas.
Además, se integrará un receptor cuántico en el telescopio que permitirá detectar señales enviadas por satélites que transmiten comunicaciones cuánticas seguras. Esta integración está prevista para mediados de este año.
La previsión es que la instalación comience a funcionar de manera progresiva, iniciando con ensayos en tierra. Por ejemplo, el equipo ya realizó una prueba de concepto de comunicación cuántica entre dos puntos separados por aproximadamente 2 kilómetros, entre el ITEFI y la sede del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
En esa demostración, que validó varias tecnologías, se lograron generar y distribuir claves cuánticas seguras en un entorno urbano real, fuera del laboratorio.
El siguiente paso contempla ensayos con satélites. Inicialmente, se realizarán pruebas con satélites experimentales de órbita baja, dentro de misiones de demostración tecnológica nacionales y europeas, como las constelaciones SAGA, QUBE o Eagle-1, cuyo objetivo es validar la distribución cuántica de claves (QKD, por sus siglas en inglés) desde el espacio hacia estaciones en tierra.
¿Cómo funciona?
La instalación cuántica del CSIC actuará como un puente entre satélites y la red terrestre para lograr comunicaciones ultraseguras. El proceso comienza cuando un satélite emite señales cuánticas -fotones individuales- hacia la estación en tierra.
El telescopio se orienta automáticamente para seguir al satélite, utilizando sistemas avanzados de apuntamiento y adquisición. Además, corrige las distorsiones de la atmósfera mediante la técnica de óptica adaptativa, en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias.
Una vez captada la señal, un receptor cuántico analiza esos fotones y envía información de vuelta al emisor mediante un canal de comunicación convencional. Esto genera dos claves criptográficas idénticas, una en el satélite y otra en la estación, que no pueden ser copiadas ni interceptadas, asegurando así la comunicación.
Por lo tanto, tanto el satélite como la estación pueden utilizar dichas claves para intercambiar información cifrada de cualquier tipo, incluyendo datos gubernamentales, militares, industriales o espaciales, de manera completamente segura.
En un escenario más completo, dos nodos terrestres, cada uno con su propia estación óptica cuántica, podrían compartir claves seguras utilizando el satélite como intermediario. Esto permitiría que dos puntos distantes se comuniquen de manera segura incluso a escala continental.