Investigadores en Canadá han dado un paso significativo para permitir una comunicación cuántica segura a través de satélites en movimiento, como lo anunció el gobierno canadiense en abril de 2017.

Su estudio, publicado hoy en la nueva revista Ciencia y tecnología cuántica , demuestra las primeras transmisiones de distribución de clave cuántica desde un transmisor terrestre a una carga útil cuántica en un avión en movimiento.

Para asegurarse de que las pruebas fueran una valiosa prueba de concepto para la misión satelital anticipada, el equipo del Instituto de Computación Cuántica (IQC) y el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo, Ontario, diseñó su prototipo de receptor para que constara de componentes compatibles con el tamaño y las restricciones del entorno operativo de un microsatélite.

El autor principal, Christopher Pugh, dijo:"La distribución de claves cuánticas (QKD) establece claves criptográficas entre dos partes distantes de una manera que es criptoanalíticamente irrompible. Los sistemas QKD basados ​​en tierra utilizan enlaces de fibra óptica, y están limitados a distancias de unos pocos cientos de kilómetros debido a pérdidas por absorción, que empeoran exponencialmente a medida que aumenta la distancia ".

"Se ha demostrado que los enlaces de espacio libre funcionan sobre el suelo con distancias variables, tanto en pruebas estacionarias como móviles. Pero a pesar de las pérdidas debidas a efectos geométricos que escalan cuadráticamente con la distancia, la adición de la absorción atmosférica y la turbulencia y la necesidad de tener una línea de visión clara significa que las transmisiones terrestres en el espacio libre también se limitan a unos pocos cientos de kilómetros. El sistema basado en satélites amplía la comunicación cuántica a una escala global ".

Para probar su sistema, el equipo utilizó el avión Twin Otter del Consejo Nacional de Investigación para realizar 14 pasadas sobre su estación de transmisión terrestre a diferentes distancias, lograr un enlace de señal cuántica durante siete pases, y una extracción de clave secreta para seis de los siete pases exitosos.

Investigador principal Profesor Thomas Jennewein, dijo:"Este es un paso extremadamente importante que tomó casi ocho años de preparación. Finalmente demuestra que nuestra tecnología es viable.

"Logramos enlaces ópticos a velocidades angulares similares a las de los satélites de órbita terrestre baja, y para algunos pases de la aeronave sobre la estación terrestre, los enlaces se establecieron dentro de los 10 segundos posteriores a la transmisión de datos de posición. Vimos tiempos de enlace de unos pocos minutos y recibimos tasas de error de bits cuánticos típicamente entre el tres y el cinco por ciento, generando claves seguras de hasta 868 kb de longitud.

"Hemos probado el concepto, y nuestros resultados proporcionan un plan para futuras misiones satelitales sobre el que basarse, justo a tiempo para el anuncio de una misión de satélite cuántico por parte del gobierno canadiense, "dijo Jennewein.