Figura que describe la configuración experimental de los investigadores. Crédito:Dai et al.
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han introducido recientemente un nuevo protocolo de transferencia de tiempo seguro cuántico (QSTT) basado en satélites que podría permitir comunicaciones más seguras entre diferentes satélites u otra tecnología en el espacio. Su protocolo, presentado en un artículo publicado en Física de la naturaleza , se basa en la distribución de claves cuánticas bidireccionales en el espacio libre, una técnica para cifrar las comunicaciones entre diferentes dispositivos.
"Nuestra idea principal era realizar la transferencia de tiempo con seguridad cuántica para resolver los problemas de seguridad en la transferencia práctica de tiempo-frecuencia, "Feihu Xu, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org.
La distribución de claves cuánticas (QKD) es una técnica para lograr una comunicación segura que utiliza protocolos criptográficos basados en las leyes de la mecánica cuántica. Los protocolos de distribución de claves cuánticas pueden generar claves de seguridad secretas basadas en la física cuántica, permitiendo una transferencia de datos más segura entre diferentes dispositivos al detectar a los atacantes que intentan interceptar las comunicaciones.
En su estudio, Xu y sus colegas utilizaron un principio similar para explotar señales cuánticas (es decir, fotones individuales) como portadores de lo que se conoce como transferencia de tiempo. La transferencia de tiempo es esencialmente el intervalo de tiempo en el que se transfieren datos desde un lugar, o dispositivo, a otro.
"Gracias al teorema cuántico de no clonación que usamos, cualquier intento de interceptar el fotón único perturbará inevitablemente el estado cuántico, que se puede comprobar mediante posprocesamiento, ", Dijo Xu." Esto nos permitió lograr un esquema de transferencia de tiempo de seguridad cuántica ".
Resultados de transferencia de tiempo basados en satélites. Crédito:Dai et al.
Xu y sus colegas demostraron su protocolo QSTT aplicándolo al satélite cuántico Micius. El Micius, nombrado en honor al antiguo filósofo chino Micius Mozi, es el primer satélite del mundo capaz de realizar comunicaciones cuánticas, que fue lanzado al espacio a bordo del cohete Long March-2-D en agosto de 2016.
"Realizamos una sincronización de tiempo de satélite a tierra utilizando señales de nivel de fotón único y logramos una tasa de error de bits cuántico de menos del 1%, una velocidad de datos de tiempo de 9 kHz y una precisión de transferencia de tiempo de 30 ps, "Explicó Xu.
Este equipo de investigadores es el primero en demostrar QSTT basado en satélites utilizando fotones individuales. Notablemente, la precisión de tiempo lograda por su protocolo propuesto es comparable a la de T2L2, una técnica de vanguardia para lograr la transferencia de tiempo que se aplicó en el satélite Jason-2, que se basa en el uso de fuertes pulsos de láser clásicos.
El nuevo esquema presentado por Xu y sus colegas podría, en última instancia, allanar el camino hacia comunicaciones cuánticas más seguras entre el satélite y una variedad de otros dispositivos. Al demostrar la viabilidad de lograr una transferencia de tiempo de alta precisión basada en satélites con fotones individuales, su trabajo también abre nuevas e interesantes posibilidades para futuras investigaciones.
"Nuestro trabajo presenta nuevas perspectivas para el campo de la física para explotar la tecnología cuántica para lograr una mayor seguridad y una mayor precisión para la transferencia de tiempo-frecuencia, sincronización de relojes y redes cuánticas de relojes, ", Dijo Xu." Ahora planeamos construir una red cuántica a escala global basada en satélites para probar la física fundamental y proporcionar aplicaciones prácticas, como distribuir claves secretas, sincronizar relojes, etc. "
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