Las redes cuánticas despegan… hacia el espacio

Boeing ha anunciado que su satélite cuántico, bautizado como Q4S, se lanzará en 2026 para demostrar las capacidades de intercambio de enlaces cuánticos en órbita.

En lo que respecta a las comunicaciones cuánticas basadas en el espacio, solo China tiene un satélite en órbita. De hecho, el primer satélite chino dedicado a las comunicaciones cuánticas se puso en órbita en 2016. Europa y Canadá tienen previsto lanzar satélites en 2025 o 2026. Y con el anuncio de Boeing -hecho en el marco del Quantum World Congress que se celebra a las afueras de Washington D.C- Estados Unidos se une ahora al club.

Boeing “afronta el reto del intercambio de enlaces en el espacio”, afirma Jay Lowell, ingeniero jefe de Computación Disruptiva, Redes y Sensores de Boeing.

“Esta demostración pretende consolidar el papel de Boeing como pionero, ampliando los límites de lo posible”, afirma Lowell. “Boeing está haciendo mucho más que participar en la investigación cuántica. Estamos liderando el camino para hacer operativas y escalar las tecnologías cuánticas para aplicaciones globales”.

Según Boeing, las comunicaciones cuánticas basadas en el espacio tienen aplicaciones en numerosos sectores comerciales, civiles y militares. Ya se ha demostrado que la tecnología funciona en un laboratorio, y el lanzamiento de 2026 demostrará una versión reforzada para el espacio.

Las comunicaciones cuánticas se basan en los enlaces para lograr comunicaciones absolutamente seguras, pero los fotones se descomponen rápidamente a grandes distancias. El envío de un haz directo a un satélite en el espacio y su posterior retorno al destino en la Tierra podría resolver algunos problemas, siempre que el satélite sea capaz de retransmitir la señal sin romper el enlace. Eso es lo que pretende la tecnología de “intercambio” de Boeing.

La combinación de redes cuánticas terrestres de corta distancia, que se apoyan en la infraestructura de fibra existente, con repetidores por satélite puede ayudar a sentar las bases de una Internet cuántica global.

“Lograr una red cuántica a escala mundial requiere un trabajo considerable”, afirma Lowell. “En primer lugar, tenemos que establecer y demostrar un protocolo de comunicación cuántica robusto para garantizar la correcta difusión de la información a través de los enlaces de red, que es lo que aborda la misión Q4S”.

Casos de uso de las redes cuánticas

Las redes cuánticas tienen tres usos principales, afirma Jim Ricotta, director general de Aliro Quantum Technologies, empresa de software de redes cuánticas.

No se espera que sustituyan a las comunicaciones estándar en un futuro próximo, ya que no tienen suficiente ancho de banda para transportar cantidades significativas de tráfico. En cambio, se espera que se utilicen para la distribución de claves cuánticas, la conexión en red de ordenadores cuánticos y el soporte de sensores cuánticos.

Existen dos tipos de cifrado. El cifrado simétrico -en el que se utiliza la misma clave para cifrar y descifrar- es el más seguro, y se espera que siga siéndolo durante mucho tiempo. El segundo tipo, el cifrado asimétrico, implica claves diferentes para cifrar y descifrar. El cifrado asimétrico se considera vulnerable a los ordenadores cuánticos, y existe la preocupación de que los adversarios ya estén aspirando comunicaciones cifradas con planes para descifrarlas en cuanto los ordenadores cuánticos sean lo suficientemente buenos.

Una solución a este problema es cambiar a nuevos algoritmos de cifrado seguros para los ordenadores cuánticos, pero la seguridad sigue dependiendo de las matemáticas, dice Ricotta. Otra solución es utilizar las leyes de la física para garantizar la seguridad.

Aliro ya está trabajando con una agencia de inteligencia en un proyecto de este tipo, dice Ricotta, y empresas de sectores sensibles como el financiero y el energético también están interesadas. Otro cliente de Aliro, EPB Quantum Network, tiene una red cuántica operativa en Chattanooga (Tennessee).

Otro caso de uso es la interconexión de pequeños ordenadores cuánticos en clústeres informáticos más grandes. Aliro anuncia hoy un acuerdo con las Fuerzas Aéreas de EE.UU. para llevar a cabo este proyecto, explica Ricotta.

Un tercer caso de uso de las redes cuánticas es mejorar la funcionalidad de un sensor cuántico. Si, por ejemplo, se utiliza un sensor cuántico como alternativa en caso de que ocurra algo con el sistema GPS, un buque marítimo podría tener sensores cuánticos en cada extremo del barco para mayor precisión. Estos sensores estarían conectados con una red cuántica.

“Nuestro país está despertando al hecho de que se trata de una tecnología superimportante”, afirma Ricotta.

En lo que va de año, según Crunchbase, las startups de computación cuántica han recaudado 1.400 millones de dólares, casi el doble que los 777 millones de todo el año pasado. Y, en junio, por primera vez, Gartner incluyó las redes cuánticas en su ciclo hype para redes empresariales, en la fase de “activación de la innovación”.

Pero, según McKinsey, Estados Unidos está muy por detrás de otros países en inversión pública. El Gobierno chino ha invertido 15.300 millones de dólares en tecnología cuántica hasta 2023, seguido de Alemania, con 5.200 millones, y el Reino Unido, con 4.300 millones. Estados Unidos ocupa el cuarto lugar con 3.800 millones de dólares.

La semana pasada, el Comité Asesor de la Iniciativa Cuántica Nacional del Gobierno de EE.UU publicó un informe en el que pedía una mayor inversión federal en redes cuánticas. “Las capacidades de las redes cuánticas desempeñarán un papel en la prosperidad económica y la seguridad nacional de Estados Unidos”, reza el informe.

“Por eso es importante que la reautorización de la iniciativa cuántica pase por el Congreso”, dice Ricotta.

En 2018, la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional asignó 1,2 mil millones para la investigación cuántica – pero esa ley expiró en 2023. La Ley de Reautorización de la Iniciativa Cuántica Nacional está actualmente tramitándose en el Congreso y asignaría 3.600 millones de dólares a la investigación cuántica en los próximos cinco años.