Chicago expande y activa la red cuántica, dando pasos hacia una internet cuántica segura

Nov 25, 2023

Por Meredith Fore

16 de junio de 2022

Los científicos del Chicago Quantum Exchange (CQE) de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago anunciaron hoy que, por primera vez, conectaron la ciudad de Chicago y los laboratorios suburbanos con una red cuántica, casi duplicando la longitud de lo que ya era uno de los más largos del país. La red de Chicago, que pronto se abrirá a la academia y la industria, se convertirá en uno de los primeros bancos de pruebas del país disponibles públicamente para la tecnología de seguridad cuántica.

La red ahora ejecuta activamente protocolos de seguridad cuántica utilizando tecnología proporcionada por Toshiba, distribuyendo claves cuánticas a través de cable óptico a una velocidad de más de 80 000 bits cuánticos por segundo entre Chicago y los suburbios del oeste. La participación de Toshiba en el proyecto convierte a la red de Chicago en una colaboración única entre la academia, el gobierno y la industria.

Los investigadores utilizarán la red de Chicago para probar nuevos dispositivos de comunicación, protocolos de seguridad y algoritmos que eventualmente conectarán computadoras cuánticas distantes en todo el país y el mundo. El trabajo representa el siguiente paso hacia una internet cuántica nacional, que tendrá un profundo impacto en las comunicaciones, la informática y la seguridad nacional.

Una nueva extensión de 56 kilómetros (35 millas) se ha construido sobre el bucle cuántico de 144 kilómetros (89 millas) del Laboratorio Nacional de Argonne, lanzado en 2020. La red total, anunciada hoy, ahora se compone de seis nodos y 124 millas ( 200 kilómetros) de fibra óptica: partículas que transmiten información codificada cuánticamente entre el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. en los suburbios de Lemont y dos edificios en el lado sur de Chicago, uno en el campus de UChicago y el otro en la sede de CQE en el barrio de Hyde Park. Pone a Chicago en el corazón de una de las redes cuánticas más grandes del país y consolida aún más a la región como un centro global líder para la investigación cuántica.

"La red cuántica de Chicago ofrece a los investigadores oportunidades sin precedentes para transmitir información cuántica en un entorno del mundo real y ampliar los límites de lo que actualmente es posible con los protocolos de seguridad cuántica", dijo David Awschalom, profesor de ingeniería molecular y física de la familia Liew en la Universidad de Chicago, director de Chicago Quantum Exchange y director de Q-NEXT, un Centro Nacional de Investigación de Ciencias de la Información Cuántica del Departamento de Energía en Argonne. "Esta extensión permite a los científicos de la academia, la industria y los laboratorios gubernamentales colaborar para avanzar en nuestra comprensión fundamental de la comunicación cuántica y desarrollar una Internet cuántica segura".

"Si bien esta red es impresionante en su alcance, es aún más importante como banco de pruebas de experimentación sobre cómo se pueden usar las redes cuánticas. Esperamos trabajar con CQE para explorar el desarrollo de arquitecturas de redes cuánticas que conecten sensores cuánticos y computadoras. de maneras nuevas, emocionantes y útiles", dijo Jay Lowell, científico jefe del equipo de Computación y Redes Disruptivas de Boeing

El auge de las computadoras cuánticas representa tanto una enorme oportunidad como una amenaza fundamental. Una vez que estén en funcionamiento, se espera que puedan resolver los tipos de problemas que son casi imposibles para las computadoras comunes y, por lo tanto, romper fácilmente el cifrado actual. En abril, los legisladores del Congreso introdujeron la Ley de Preparación para la Ciberseguridad Cuántica, que prioriza el cifrado oportuno a prueba de datos cuánticos de información confidencial para que los malos actores no puedan robar los datos ahora y descifrarlos cuando las computadoras cuánticas más fuertes se hagan realidad.

Los científicos creen que las redes cuánticas pueden basarse en las leyes de la mecánica cuántica para volverlas virtualmente "inhackeables". Expertos de todo el mundo han coincidido en que la implementación de redes de comunicación cuánticamente seguras es una de las fronteras tecnológicas más importantes del siglo XXI.

El cifrado a prueba de piratería se puede realizar mediante la distribución de claves cuánticas, que es la tecnología de seguridad cuántica que se activó en la red cuántica del área de Chicago el 6 de junio de 2022, en colaboración con Toshiba. La distribución de claves es una parte rutinaria de la mayor parte de la seguridad de Internet, pero la tecnología cuántica puede hacer que sea prácticamente impermeable a la piratería. En la distribución de claves cuánticas, las claves digitales secretas se distribuyen utilizando protocolos de seguridad cuántica entre las partes que comunican datos confidenciales. Las claves cuánticas se envían a través de una red de fibra óptica a través de partículas de luz, llamadas fotones, utilizando las propiedades cuánticas de los fotones para codificar los bits que componen las claves. Cualquier intento de interceptar los fotones destruye la información que contienen.

Este tipo de comunicación inviolable tiene aplicaciones en cualquier lugar donde la comunicación segura sea particularmente vital, incluidas industrias como finanzas, defensa, votaciones y otras.

"Estamos encantados de continuar nuestra asociación con Chicago Quantum Exchange a medida que comienzan las pruebas en la red", dijo Yasushi Kawakura, vicepresidente de soluciones digitales de Toshiba. "Es primordial que desarrollemos tecnología a prueba de cuántica para defendernos de manera proactiva contra las amenazas del futuro cuántico".

—Esta historia fue publicada por primera vez por Chicago Quantum Exchange.

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