La comunicación cuántica es la pieza central de la tecnología de la información cuántica. Posee ventajas como el secreto absoluto, una gran capacidad de comunicación y una alta velocidad de transmisión. Permite realizar tareas específicas que la comunicación clásica no puede lograr. La comunicación cuántica utiliza un sistema de clave privada, imposible de descifrar, para lograr una comunicación verdaderamente segura, convirtiéndose así en una tecnología puntera a nivel mundial. La comunicación cuántica emplea el estado cuántico como elemento de información para transmitirla eficazmente. Representa una revolución más en la historia de las comunicaciones, después del teléfono y la comunicación óptica.
Los componentes principales de la comunicación cuántica:
Distribución de claves secretas cuánticas:
La distribución de claves secretas cuánticas no se utiliza para transmitir contenido confidencial. Su función es establecer y comunicar un libro de cifrado, es decir, asignar la clave privada a ambas partes de una comunicación personal, lo que se conoce como comunicación criptográfica cuántica.
En 1984, Bennett, de Estados Unidos, y Brassart, de Canadá, propusieron el protocolo BB84, que utiliza bits cuánticos como portadores de información para codificar estados cuánticos mediante las características de polarización de la luz, con el fin de generar y distribuir de forma segura claves secretas. En 1992, Bennett propuso el protocolo B92, basado en dos estados cuánticos no ortogonales, con flujo simple y eficiencia del 50%. Ambos esquemas se basan en uno o más conjuntos de estados cuánticos individuales, tanto ortogonales como no ortogonales. Finalmente, en 1991, Ekert, del Reino Unido, propuso el protocolo E91, basado en el estado de máximo entrelazamiento de dos partículas, concretamente el par EPR.
En 1998, se propuso otro esquema de comunicación cuántica de seis estados para la selección de polarización en tres bases conjugadas, compuesto por cuatro estados de polarización y rotación izquierda y derecha en el protocolo BB84. Se ha demostrado que el protocolo BB84 es un método de distribución crítica seguro, que hasta la fecha no ha sido vulnerado. El principio de incertidumbre cuántica y la no clonación cuántica garantizan su seguridad absoluta. Por lo tanto, el protocolo EPR tiene un valor teórico fundamental. Conecta el estado cuántico entrelazado con la comunicación cuántica segura y abre un nuevo camino para dicha comunicación.
teletransportación cuántica:
La teoría de la teleportación cuántica propuesta por Bennett y otros científicos en seis países en 1993 es un modo de transmisión cuántica pura que utiliza el canal del estado entrelazado máximo de dos partículas para transmitir un estado cuántico desconocido, y la tasa de éxito de la teleportación alcanzará el 100% [2].
En 1999, el grupo de A. Zeilinger, de Austria, completó la primera verificación experimental del principio de teletransportación cuántica en laboratorio. En muchas películas, aparece una trama similar: una figura misteriosa desaparece repentinamente de un lugar y luego reaparece en otro. Sin embargo, dado que la teletransportación cuántica viola el principio de no clonación cuántica y la incertidumbre de Heisenberg en mecánica cuántica, no deja de ser ciencia ficción aplicada a la comunicación clásica.
Sin embargo, en la comunicación cuántica se introduce el excepcional concepto de entrelazamiento cuántico, que divide la información del estado cuántico original, desconocida, en dos partes: información cuántica e información clásica, lo que hace posible este increíble fenómeno. La información cuántica es la que no se extrae durante el proceso de medición, mientras que la información clásica corresponde a la medición original.
Avances en la comunicación cuántica:
Desde 1994, la comunicación cuántica ha entrado gradualmente en la fase experimental y avanza a pasos agigantados hacia su aplicación práctica, lo que le confiere un excelente valor para el desarrollo y grandes beneficios económicos. En 1997, Pan Jianwei, un joven científico chino, y Bow Meister, un científico neerlandés, experimentaron y lograron la transmisión remota de estados cuánticos desconocidos.
En abril de 2004, Sorensen et al. lograron por primera vez la transmisión de datos a 1,45 km entre bancos mediante la distribución del entrelazamiento cuántico, marcando el inicio de la transición de la comunicación cuántica del laboratorio a la aplicación práctica. En la actualidad, la tecnología de comunicación cuántica ha captado la atención de gobiernos, la industria y la academia. Algunas empresas internacionales de renombre, como British Telephone and Telegraph Company, Bell, IBM, AT&T Laboratories en Estados Unidos, Toshiba en Japón y Siemens en Alemania, entre otras, están desarrollando activamente la comercialización de la información cuántica. Además, en 2008, el proyecto de la Unión Europea para el desarrollo de una red global de comunicaciones seguras basada en criptografía cuántica estableció una red de demostración y verificación de comunicaciones seguras de siete nodos.
En 2010, la revista Time de Estados Unidos publicó en su sección de noticias destacadas el éxito del experimento chino de teletransportación cuántica de 16 km, titulado «Un gran avance para la ciencia cuántica china», indicando que China podía establecer una red de comunicación cuántica entre la Tierra y el satélite [3]. Ese mismo año, el Instituto Nacional de Investigación en Inteligencia y Comunicaciones de Japón, junto con Mitsubishi Electric, NEC, ID Quantumed de Suiza, Toshiba Europe Limited y la empresa All Vienna de Austria, establecieron en Tokio la red metropolitana de comunicación cuántica de seis nodos «Red QKD de Tokio». Esta red se centra en los últimos avances de investigación de instituciones y empresas líderes en tecnología de comunicación cuántica en Japón y Europa.
Beijing Rofea Optoelectronics Co., Ltd., ubicada en el "Silicon Valley" de China (Pekín Zhongguancun), es una empresa de alta tecnología dedicada a brindar servicios a instituciones de investigación, institutos de investigación, universidades y personal de investigación científica, tanto nacionales como internacionales. Nuestra empresa se dedica principalmente a la investigación y el desarrollo, el diseño, la fabricación y la venta de productos optoelectrónicos, y ofrece soluciones innovadoras y servicios profesionales y personalizados para investigadores científicos e ingenieros industriales. Tras años de innovación independiente, hemos desarrollado una amplia gama de productos fotoeléctricos, ampliamente utilizados en sectores como el municipal, el militar, el del transporte, el de la energía eléctrica, el financiero, el educativo y el médico, entre otros.
¡Esperamos con interés cooperar con ustedes!
Fecha de publicación: 5 de mayo de 2023