Ya existe una red de comunicación cuántica en Madrid

Aunque parezca ciencia ficción, en Madrid ya existe una red de comunicación cuántica. Se llama MadKCI (Madrid Quantum Communication Infrastructure) y conecta, a través de 700 kilómetros de red, 25 localizaciones de toda la Comunidad de Madrid.

Esta red cuántica no es un prototipo de laboratorio, sino una red real, en la que ya se están realizando pruebas para diseñar las comunicaciones del futuro. Aunque actualmente es sólo un embrión, se espera que crezca hasta tomar la forma de la primera red cuántica que conecte Europa.

La clave es la seguridad.

A diferencia de la criptografía tradicional, cuya seguridad depende de la complejidad matemática para resolver determinados problemas, la seguridad cuántica se basa en principios físicos fundamentales. Mientras que los ordenadores clásicos funcionan con bits que sólo pueden ser 0 o 1, los sistemas cuánticos utilizan qubits, que pueden existir en múltiples estados simultáneamente gracias a fenómenos cuánticos como la superposición o el entrelazamiento.

Esta propiedad permite crear redes donde cualquier intento de observar o copiar información inevitablemente cambia el sistema, dejando una huella fácilmente visible en él.

Esto se puede entender con un ejemplo sencillo: es como enviar una carta escrita con tinta especial que sólo el destinatario puede leer. Si alguien intenta abrirlo antes, el mensaje cambia y el intento de espionaje se hace evidente. De manera análoga, en la comunicación cuántica observar información implica dejar un rastro. Las comunicaciones cuánticas ayudarán a mantener nuestros datos seguros el día en que las computadoras cuánticas puedan descifrar los sistemas de cifrado que utilizamos ahora en la informática.

El equipo de MadKCI está trabajando en el desarrollo de nuevas estrategias para compartir datos de forma segura entre diferentes usuarios sin comprometer la comunicación. Su enfoque se basa en el uso de las leyes de la física cuántica para construir redes cuánticas seguras.

El núcleo de la tecnología MadKCI radica en la distribución de claves cuánticas o KKD. Esta técnica permite el intercambio de claves criptográficas con un nivel de seguridad sin precedentes, ya que, como hemos visto, cualquier intento de interceptar la comunicación cambia el estado cuántico de la señal y queda inmediatamente expuesta.

El primer paso hacia la Internet cuántica

El proyecto MadKCI representa el primer paso hacia la cada vez más popular Internet cuántica: una red capaz de ofrecer comunicaciones intrínsecamente seguras y nuevas funcionalidades no disponibles hoy en día.

Además de la seguridad de los datos, el proyecto abre la puerta a nuevas formas de diseñar y gestionar redes de telecomunicaciones, integrando tecnologías cuánticas y clásicas a través de arquitecturas avanzadas y soluciones definidas por software.

Red

La mayoría de las comunicaciones cuánticas basan su seguridad en el intercambio de claves cuánticas punto a punto: un remitente y un receptor conectados directamente comparten una clave secreta utilizando propiedades de la física cuántica.

Pero la red cuántica va un paso más allá. En lugar de conectar solo dos puntos, conecta múltiples nodos (como universidades, centros de datos o instituciones) formando una infraestructura compartida. Esto permite a diferentes usuarios intercambiar información de forma flexible, dinámica y segura, similar a como funciona Internet hoy, pero apoyándose en tecnologías cuánticas.

La red MadKCI actúa como eje central conectando los nodos gracias a la coordinación entre científicos y técnicos de REDIMadrid y la Universidad Politécnica de Madrid.

Dispositivos cuánticos

Cuando hablamos de redes de comunicación cuánticas, uno de los elementos clave son los llamados dispositivos cuánticos: equipos que permiten generar, enviar, recibir y medir claves seguras utilizando las leyes de la física cuántica.

A diferencia de los dispositivos electrónicos convencionales, que funcionan con señales clásicas (pulsos eléctricos o de luz que representan unos y ceros), los dispositivos cuánticos funcionan con partículas de luz, fotones, en estados cuánticos muy delicados.

La red MadKCI cuenta con 30 dispositivos cuánticos dedicados a la experimentación y desarrollo de aplicaciones avanzadas. Una cifra que no es nada baladí.

Dificultades

A pesar de los avances realizados, el despliegue de redes cuánticas terrestres a gran escala aún enfrenta importantes desafíos. Las señales cuánticas son extremadamente frágiles y se degradan rápidamente al propagarse a través de fibra óptica, sin posibilidad de amplificarse como en las comunicaciones clásicas, lo que limita su alcance. Para superar esta barrera se están desarrollando tecnologías como repetidores y memorias cuánticas, aún en fases iniciales, que permitirán ampliar las comunicaciones sin comprometer su seguridad.

A esto se suma el desafío de integrar redes cuánticas con infraestructuras de telecomunicaciones tradicionales y crear nuevas capas de software y componentes más robustos que viabilicen su operación a gran escala.

Pero no hay que tirar la toalla. Aunque el camino es complejo, el progreso actual apunta a un futuro cercano en el que las comunicaciones cuánticas saldrán del laboratorio y pasarán a formar parte de nuestra vida cotidiana.

una apuesta

MadKCI sitúa a la Comunidad de Madrid a la vanguardia de la tecnología que se espera transforme la forma en que protegemos la información. Pero este no es un proyecto impulsado por una única institución, sino el resultado de la cooperación de numerosos centros de investigación y organismos públicos.

MadKCI forma parte de los planes complementarios de I+D+i del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, dentro del área dedicada a la comunicación cuántica. Además, está alineado con la iniciativa europea EuroKCI, que tiene como objetivo construir una red cuántica segura que conecte los países de la Unión Europea.