Han desarrollado el modo de enviar las llaves cuánticas a distancia mediante fibras ópticas convencionales

2012/11/23 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Una de las grandes limitaciones prácticas de la encriptación cuántica es la dificultad para enviar señales a través de fibras ópticas convencionales. El tráfico del resto de señales genera demasiado ruido para detectar en destino la llave encriptada en un fotón y cuanto mayor sea la distancia a recorrer, más difícil es superar la interferencia del ruido. Esta dificultad ha limitado mucho la extensión de la encriptación cuántica. Su uso está limitado a un reducido número de entidades que realizan el transporte de la información a través de “fibras negras”, es decir, mediante fibras ópticas específicas sin otro tipo de tráfico. Pero es caro.

Tras superar la dificultad, los investigadores del Laboratorio de Investigación Cambride de Toshiba han enviado a 90 kilómetros las llaves cifradas cuantitativamente en fotones. Para ello se ha utilizado una fibra óptica convencional con un volumen de información habitual. La fibra, con un tráfico de 1 Gbit/s en ambas direcciones, ha podido enviar las llaves cuánticas a una velocidad de 8 kbit/s segundos a 90 km. A 50 km a 500 kbit/s. 90 km es la mayor distancia de la historia, a 50 km por delante del límite, pero en esta ocasión la velocidad alcanzada para esta distancia ha sido 50.000 veces mayor, según han señalado los investigadores en la revista Physical Review X.

Para detectar el fotón con llave encriptada y filtrar el resto de fotones, los investigadores han construido un sistema con los relojes de los puntos de salida y llegada sincronizados. Sabiendo en qué momento concreto llegará, el sistema es capaz de detectarlo y descodificarlo.

El reto ha sido construir un dispositivo capaz de detectar un fotón en un corto espacio de tiempo. Se trabaja a la velocidad de los picosegundos, es decir, a una escala de un millón de millones de segundos. El detector se enciende con 100 picosegundos y lee la señal del diminuto intervalo en el que se espera que llegue el fotón con la llave encriptada. La incertidumbre de la sincronización es de 10 picosegundos y la probabilidad de que llegue otro fotón aleatorio en este corto espacio es muy baja. Mediante esta técnica, los investigadores han sido capaces de filtrar el 90% de los fotones aleatorios que llegan al detector y detectar con éxito la llave cuántica. La distancia de 90 km equivale a la expansión que puede alcanzar una gran ciudad, por lo que el logro ha sido considerado un paso importante en el camino del uso comercial de la encriptación cuántica.