Una empresa catalana crea un canal de comunicació segur a partir de la física quàntica

Sembla un pas banal però en realitat no ho és gens. Ans al contrari. Parlant d’encriptació quàntica, més aviat s’hauria de considerar una fita tecnològica de primer ordre. Quan es vol enviar un missatge encriptat, el que menys interessa ara mateix, per més rellevant o important que sigui, no és tant el missatge com el codi emprat per encriptar-lo, és a dir, per dificultar-ne la lectura. I, és clar, el codi que cal per llegir-lo correctament. Els hackers tecnològics, els pirates informàtics, és justament això el que busquen per accedir al contingut del missatge.

No és rar que ho aconsegueixin. Són ben conegudes les intrusions en bases de dades, que contenen informació personal o bancària, per exemple, que posen en risc la intimitat de milers d’usuaris d’hospitals, centres comercials, universitats o fins i tot organitzacions que depenen de governs.

Si aquestes situacions generen desassossec i angoixa entre tècnics i usuaris, és fàcil imaginar el sentiment que provoca la intercepció de comunicacions interpersonals a través de les xarxes, d’informació confidencial de negocis de grans corporacions o la comunicació entre ministeris d’Afers Exteriors o de Defensa. ¿Es poden protegir d’alguna manera aquesta mena de comunicacions i la informació que contenen?

La tecnologia quàntica i la fotònica són les dues disciplines que més a prop estan de donar una resposta positiva a aquesta pregunta. En essència, es tractaria de generar una mena de clau que donaria pas a encriptar la informació i transmetre aquesta mateixa clau a un altre punt distant per poder-la descodificar. Com que la clau es genera a partir d’operacions matemàtiques complexes, com per exemple la factorització de nombres primers, la tecnologia actual és més que suficient per assolir un alt nivell de seguretat. El problema és transmetre aquesta clau al receptor sense risc que ningú no la intercepti. Aquí és on entren la física quàntica i la fotònica.

Fotons afeblits

Una de les propostes que ja ha entrat en fase comercial és la de LuxQuanta, una companyia sorgida a l’empara de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) i que, tot i la seva joventut, ha estat capaç d’accedir a fons europeus de finançament. Aquests fons s’han emprat, entre altres projectes, per dissenyar i construir una màquina que genera claus complexes de manera aleatòria i que es comunica amb un segon instrument, el receptor, a través d’una connexió de fibra òptica. La innovació està en allò que circula per la fibra i en quines condicions ho fa.

El primer pas, explica Vanesa Díaz, directora general de la companyia, consisteix a transformar la clau generada, que no deixa de ser “un conjunt de zeros i uns”, en fotons, les partícules de llum. Aquestes partícules, que han de ser el senyal a transmetre, s’afebleixen fins que comencen a manifestar un comportament quàntic, és a dir, impredictible segons les lleis de la física clàssica. Aquest serà el senyal que es descodificarà en el segon instrument.

El mecanisme, que ja ha estat provat amb èxit, assegura Díaz, tant de forma experimental com en proves reals, “garanteix la integritat de la clau” i, a més, és capaç de detectar si hi ha hagut alguna intrusió que comprometi la seguretat. “El simple fet d’observar o mesurar el senyal quàntic ja provoca un canvi d’estat”, diu la CEO de LuxQuanta. El canvi d’estat deixa empremta, un signe evident que algú ha intentat manipular el senyal òptic. “En aquest cas es recomana abandonar el canal, perquè ha deixat de ser segur”.

Limitacions tècniques

Tot i els avantatges evidents del sistema, hi ha limitacions que, ara com ara, impedeixen la seva plena expansió. Els límits són tant tecnològics com de coneixement bàsic. En primer lloc, no només els fotons atenuats al màxim tenen comportament quàntic. També es podrien fer servir partícules entrellaçades com els qbits, que s’utilitzen en els prototips d’ordinadors quàntics, trampes d’ions, electrons o altres partícules del món subatòmic. De totes, són justament els fotons els que estan oferint millors resultats.

Millors resultats, però, no significa en absolut que siguin òptims. Resultats experimentals ja validats han verificat que les distàncies entre els dos punts, el d’emissió i el de recepció, són relativament petites. La més gran assolida fins ara correspon als 102,2 quilòmetres aconseguits per l’Institut d’Òptica Changchun de la Xina aquest abril, per bé que a una velocitat molt i molt lenta. Diversos experiments, entre els quals destaquen els efectuats a diversos instituts Max Planck alemanys, han evidenciat que la velocitat de transmissió depèn de la distància. L’òptim s’ha establert de mitjana entre els 30 i els 50 quilòmetres. La solució plantejada per LuxQuanta és de 40 quilòmetres.

Ara com ara LuxQuanta ha despertat l’interès d’institucions governamentals, proveïdors de telecomunicacions com Telefònica —que ja ha implementat el sistema en fase de proves—, xarxes universitàries, bancs i centres de dades financeres. En un altre pla, l’empresa està iniciant converses, diu la seva directora general, amb empreses vinculades amb el sector de l’energia i amb grans hospitals.