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China consolida su superioridad en comunicaciones cuánticas: acaba de llegar más lejos que nadie y su red cuántica es invulnerable

Las tecnologías cuánticas nos deparan emociones fuertes. De eso no cabe ninguna duda. En octubre de 2019 Google aseguró haber alcanzado la supremacía cuántica debido a que uno de sus equipos de investigación había logrado resolver con un ordenador cuántico en tan solo 200 segundos un problema que a un superordenador clásico le habría llevado 10.000 años. Meses después este hito sigue siendo discutido por algunos investigadores de la competencia, pero lo realmente interesante es que pone sobre la mesa el enorme potencial que tiene no solo la computación cuántica en particular, sino las tecnologías cuánticas en general.

Y es que este campo de estudio no tiene solo aplicaciones en materia estricta de computación: algunos de los sorprendentes fenómenos que rigen el mundo cuántico, el mundo de lo muy pequeño, de las partículas, pueden ser utilizados también para otras cosas. Y una de estas aplicaciones consiste en transmitir mensajes cifrados a través de redes de comunicaciones que son imposibles de vulnerar. Disponer de esta tecnología es crucial para las grandes potencias mundiales, lo que ha provocado que Estados Unidos, la Unión Europea y China se embarquen en una carrera para ver cuál de ellas consigue poner a punto antes su propia infraestructura de comunicaciones cuánticas a gran escala. Y de momento es el país asiático el que va en primera posición.

Qué ha conseguido China y por qué es importante
Un equipo de investigadores chinos ha publicado hoy en la prestigiosa revista científica Nature un artículo en el que describe el procedimiento que le ha permitido transmitir un mensaje cifrado imposible de piratear entre dos estaciones terrestres separadas por una distancia de 1.120 kilómetros. Y para hacerlo posible han recurrido a una propiedad esencial de los sistemas cuánticos: el entrelazamiento. Este fenómeno no tiene un equivalente en la física clásica, y consiste en que el estado de los sistemas cuánticos o partículas involucrados, que pueden ser dos o más, es el mismo.

Los investigadores chinos utilizan sistemas cuánticos para generar claves privadas en distintos puntos del planeta enviándoles fotones entrelazados emitidos por Micius, un satélite que orbita la Tierra a unos 500 km de altura

Esto significa que estos objetos, en realidad, forman parte de un mismo sistema, incluso aunque estén separados físicamente. De hecho, la distancia no importa. Si dos partículas, objetos o sistemas están entrelazados mediante este fenómeno cuántico, cuando midamos las propiedades físicas de uno de ellos estaremos condicionando instantáneamente las propiedades físicas del otro sistema con el que está entrelazado. Incluso aunque esté en la otra punta del Universo. Suena a ciencia ficción, es verdad, pero por muy extraño y sorprendente que nos parezca este fenómeno se ha comprobado empíricamente. De hecho, si no se diese realmente los ordenadores cuánticos no funcionarían. Y estos científicos chinos no habrían conseguido lo que han logrado.

Esta no es la primera vez que se transmite información mediante un sistema de comunicación cuántico. Las tres potencias que he mencionado unos párrafos más arriba, y quizá también alguna otra más, lo han hecho antes. Pero China ha llegado más lejos y ha logrado garantizar la total invulnerabilidad de sus comunicaciones (al menos esto es lo que los investigadores asiáticos exponen en su artículo publicado en Nature). La distancia en este contexto es fundamental porque para poner a punto una red de comunicaciones cuántica global, que es el objetivo final al que todas las potencias aspiran, es necesario que esta tecnología funcione perfectamente en distancias muy largas.

El procedimiento que han utilizado es muy ingenioso: utilizan sistemas cuánticos para generar claves privadas en distintos puntos del planeta enviándoles fotones entrelazados emitidos por Micius, un satélite que orbita la Tierra a unos 500 o 600 kilómetros de altura. Parece algo muy complicado, pero si obviamos los detalles tecnológicos más complejos no es difícil entender cómo funciona esta tecnología. En realidad los fotones entrelazados que el satélite envía a las estaciones terrestres no codifican el mensaje cifrado; lo que contienen es la clave que permite descifrar el mensaje cuando ha sido recogido en su destino. De hecho, el mensaje puede enviarse de un punto a otro utilizando cualquier otro canal de comunicación.