China en la vanguardia de la información cuántica
Por JIAO FENG
La Tecnología de la Información Cuántica (TIC) es una ciencia de vanguardia que actualmente abarca la comunicación cuántica, la computación cuántica y la medición de la precisión cuántica. En los últimos años, tal información se ha convertido en uno de los puntos dominantes en la tecnología y la industria. Varios países y regiones, entre ellos Estados Unidos, Japón y la Unión Europea, han formulado estrategias de desarrollo para esta nueva tecnología.
Aunque acaba apenas de estrenarse en el campo de la información cuántica, China ya compite en un nivel avanzado al aplicarla en muchos campos. Los físicos chinos estuvieron entre los primeros en lograr la teleportación cuántica, el intercambio del estado entrelazado y la distribución óptica de la clave cuántica, contando con una distancia de comunicación segura de más de 100 km. También crearon la primera red de comunicación cuántica a gran escala del mundo, convirtiéndose gradualmente en líderes mundiales en la investigación de la información cuántica, particularmente en las aplicaciones metropolitanas de la TIC y su uso para la comunicación de información sensible, métodos que ya han sido trasladados del laboratorio a la industria. En las zonas urbanas se aplica en estos momentos una red de comunicación cuántica que utiliza enlaces de fibra óptica. La TIC de China lidera dicho campo.
25 de febrero de 2016. Pan Jianwei realiza investigaciones científicas en un laboratorio de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Xinhua
2016, primer año de industrialización
Los científicos han sido capaces de descubrir que existe un “entrelazamiento” en el micromundo, entre dos cuantos que tienen el mismo origen. Sin importar la distancia que medie entre ambos, si el estado de A cambia, el estado de B también se alterará. La comunicación cuántica es un nuevo modo de enviar información recurriendo al proceso de entrelazamiento cuántico.
La comunicación cuántica tiene como beneficios la alta eficiencia y seguridad absoluta. Si se apropian de la información durante el proceso de transmisión, tanto el emisor como el receptor se darán cuenta de inmediato. Dado que el ladrón no podrá obtener toda la información, se puede garantizar una seguridad absoluta. Por lo tanto, la comunicación cuántica es altamente aplicable en áreas como la seguridad nacional y la protección de información financiera.
El año 2016 constituyó un hito para el desarrollo industrial de la tecnología cuántica en China. El país elaboró planes iniciales para una cadena industrial, que va desde la producción de componentes básicos, la fabricación de equipos, la construcción de redes de transporte, hasta operaciones y aplicaciones de redes. Podría decirse que 2016 fue el primer año en el que la comunicación cuántica se puso en práctica dentro de la cadena industrial de China.
El 16 de agosto de 2016, China lanzó el primer satélite de experimentos cuánticos del mundo, el Micius, con lo cual se convirtió en el primer país en lograr la comunicación cuántica entre un satélite y la Tierra. El vínculo Shanghai-Hangzhou, de 260 km de largo –la primera línea de comunicación cuántica comercial del mundo– se abrió el 18 de octubre de ese año para uso de oficinas gubernamentales y bancos locales. Más adelante entró en funcionamiento el enlace entre Beijing y Shanghai para transferir información importante, uso que algunos bancos comerciales estatales ya utilizan a modo de respaldo. Estos proyectos marcan la aplicación comercial de la tecnología cuántica en China.
16 de noviembre de 2016. En una rueda de prensa celebrada durante la III Conferencia Mundial de Internet, el personal de la Academia China de Ciencias presenta la tecnología de comunicación cuántica del país. CFP
El factor curiosidad
Desde su nacimiento, la teoría cuántica ha estado acompañada de un creciente debate académico, alimentado por el infinito encanto que genera el universo cuántico. En los últimos años, algunos científicos chinos han demostrado un compromiso a largo plazo para investigar las aplicaciones teóricas y prácticas de elementos asociados a la cuántica, como el entrelazamiento, la comunicación, la encriptación y la computación.
Pan Jianwei, miembro de la Academia China de Ciencias y científico jefe del proyecto satelital para experimentos cuánticos del país, se ha interesado por el problema de los estados de superposición cuántica desde su época universitaria. Para entender dicho fenómeno, estudió mecánica cuántica. En 1999, guiado por su tutor, el profesor Anton Zeilinger, Pan y sus colegas realizaron el primer experimento mundial de teleportación de fotones cuánticos. Los resultados publicados en la revista especializada estadounidense Nature fueron considerados como un paso innovador en la investigación de la información cuántica. Pan tenía entonces 29 años.
Cuando volvió a China en 2001, asumió la construcción de un laboratorio para la investigación física y de información cuántica, con lo cual sentó las bases para que el país empezara su recorrido en esta especialidad. En 2004, su equipo fue el primero en el mundo en lograr entrelazamientos de cinco fotones y una teleportación de destino abierto. “Anteriormente, nos limitábamos a ser simples seguidores e imitadores en la investigación científica. La información cuántica es un tema nuevo que debemos aprender si aspiramos a ser pioneros a escala mundial”, afirma Pan.
Denominado “equipo de ensueño”, su grupo está compuesto por los mejores físicos de China y cada año alcanza progresos significativos. En 2004, utilizando el entrelazamiento de cinco fotones, el equipo consiguió su primera teleportación cuántica de destino abierto y para múltiples usuarios. En 2006, utilizando el entrelazamiento de seis fotones, logró su primera teleportación cuántica del sistema compuesto de dos partículas. En 2015 repitieron la hazaña a escala mundial con la teleportación cuántica en múltiples grados de libertad, y un año más tarde lograron el entrelazamiento de 10 fotones.
En 2008, el equipo creó la primera red de comunicaciones cuánticas “pasa todo” del mundo. En 2010 surgió con carácter piloto la primera red cuántica para asuntos gubernamentales del mundo en la ciudad china de Wuhu, donde dos años después se asentó la primera red de comunicaciones cuánticas a gran escala.
Conexión integrada
Gracias al esfuerzo conjunto de científicos chinos, la industrialización de la comunicación cuántica se ha desarrollado rápidamente. La construcción de grandes redes de comunicación cuántica en áreas metropolitanas ya es una realidad en ciudades chinas como Wuhu, Jinan, Hefei, Hangzhou y Wuhan.
Varias oficinas de gobiernos locales e instituciones financieras han aplicado la comunicación de cifrado cuántico para lograr mantener ocultas sus transmisiones, usándolas en llamadas de voz, comunicaciones por fax y transferencias de archivos. Algunos grandes bancos comerciales y empresas de telecomunicaciones no solo participan en la comunicación cuántica industrial, sino que también disfrutan de la seguridad que la misma les proporciona.
Un satélite cuántico en el Centro de Ingeniería de Microsatélites de Shanghai de la Academia China de Ciencias. Xinhua
El enorme potencial de la tecnología de comunicación cuántica está atrayendo a muchos inversionistas, al punto de haberse convertido en una de las industrias más rentables en 2016. El contratista del Enlace Beijing-Shanghai, la Compañía de Tecnología Cuántica IDQ-QTEC, comenzó a cotizar en bolsa en junio de 2016, la primera de comunicación cuántica en el mercado de capitales de China. El satélite cuántico Micius tiene por misión lograr una distribución de clave cuántica del satélite a la Tierra, el entrelazamiento y la distribución cuánticos, así como la teleportación cuántica entre el espacio y la Tierra. Durante su operación en órbita en los próximos dos años, coordinará con cinco estaciones terrestres para llevar a cabo un estudio experimental de comunicación cuántica remota entre el espacio y la Tierra.
En el futuro, decenas de satélites cuánticos y líneas de comunicación terrestre formarán una red de comunicación cuántica. La macrozona de comunicación cuántica de seguridad cubrirá en algún momento a toda China y, más aún, se hará global. “En el futuro, tal vez todos los teléfonos celulares tendrán un chip de cifrado cuántico. Para las transacciones sensibles, tales como transferencias bancarias y cuentas electrónicas, no habrá entonces necesidad de preocuparse por los ciberpiratas”, argumenta Pan con mucha confianza.
