La red de comunicaciones cuánticas de Madrid: de la transferencia segura de datos a la creación de ecosistema

Se le considera la comunicación del futuro, pero muchos países ya están consiguiendo que ese futuro esté cada vez más cerca. Hablamos de la comunicación cuántica, la transmisión de información a través de cúbits (unidades de información cuántica) por redes específicas que permiten que los datos que se comparten estén a salvo de ataques.

El proceso tecnológico y físico mediante el cual esto es posible es complejo, pero para los que no están familiarizados con este concepto basta con afirmar que el establecimiento de este tipo de redes de comunicación cuántica mejora las posibilidades de transferencia de conocimiento entre diferentes centros de datos algo que, en última instancia, mejora los procesos innovadores de un determinado territorio.

Los grandes nodos disruptivos y científicos de nuestro país ya disponen de proyectos encaminados a potenciar estas redes de comunicación cuántica y uno de los más importantes está en la Comunidad de Madrid.

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Los Institutos IMDEA Software e IMDEA Networks participan junto a seis socios más (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, Centro Español de Metrología, Fundación Vithas, Universidad Autónoma de Madrid, Universidad Politécnica de Madrid y Universidad Complutense de Madrid) en el proyecto MADQuantum-CM, financiado por la Comunidad de Madrid, el Estado -a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia-, y la Unión Europea mediante los fondos Next Generation.

El objetivo del proyecto es la expansión de MadQCI, la nueva red de comunicaciones cuánticas de la Comunidad de Madrid y la mayor red cuántica de Europa, nacida a partir de la iniciativa REDIMadrid, "el mayor banco de pruebas europeo de comunicaciones cuánticas" y que culminó a principios de este año.

La informática cuántica y las comunicaciones cuánticas tienen el potencial de convertirse en un cambio de paradigma en las redes informáticas, según explican desde IMDEA. En este sentido, "MadQCI conectará, a través de un despliegue metropolitano de fibra óptica, centros de datos de las universidades de la Comunidad de Madrid y los Institutos IMDEA Software e IMDEA Networks".

La red "permitirá alojar equipamiento de comunicaciones cuánticas de manera permanente, posibilitando la validación de nuevas tecnologías de intercambio de claves, así como el desarrollo de casos de uso e innovaciones que aprovechen la infraestructura".

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César Sánchez, director de REDIMadrid, investigador senior del Instituto IMDEA Software e investigador principal de IMDEA Software en el proyecto, explica que "la tecnología de intercambio de claves cuánticas tiene un potencial disruptivo muy grande, ya que garantiza el intercambio de claves y en consecuencia las comunicaciones seguras entre centros remotos".

En su opinión, "Europa tiene un liderazgo mundial en tecnologías cuánticas, y en los próximos años veremos muchos avances tanto académicos como industriales en comunicaciones cuánticas", continúa.

Por cierto, hablando de Europa, MadQCI formará parte de la futura EuroQCI, la red de comunicaciones cuánticas de alcance continental que unirá el Viejo Continente.

"Esta tecnología no sólo mejorará el rendimiento y la capacidad de las redes, sino que modificará los propios fundamentos, cambiando por completo las plataformas informáticas", añade Albert Banchs, director adjunto de IMDEA Networks e investigador principal del proyecto en IMDEA Networks.

Beneficioso desde el punto de vista social

Asimismo, "las comunicaciones cuánticas serán beneficiosas, desde el punto de vista social, ya que ayudan a crear redes de transmisión de datos altamente sensibles basadas en un proceso llamado distribución cuántica de claves (QKD, por sus siglas en inglés), que aprovecha las leyes de la física cuántica para proteger los datos".

Esta tecnología ya la utilizan, por ejemplo, las entidades financieras, pero su extensión a otros ámbitos "exigiría importantes innovaciones". 

Otro de los objetivos de este proyecto es "fomentar el desarrollo de nuevas empresas locales de tecnología cuántica", subraya Ignacio Berberana, ingeniero de Investigación Senior en IMDEA Networks y partícipe en el proyecto junto con los grupos de investigación Edge y Global Computing del Instituto.

MADQuantum-CM, en definitiva, pretende mostrar cómo pueden utilizarse soluciones de seguridad cuántica en toda la infraestructura de redes científicas de la Comunidad de Madrid de forma transparente. 

Entre sus fines también se encuentra "crear varios bancos de pruebas y demostraciones para mostrar cómo pueden utilizar las redes y las comunicaciones cuánticas las potenciales partes interesadas". Tal y como explica Berberana, dos de las áreas que se explorarán en este proyecto serán la "aplicación de la criptografía cuántica y las comunicaciones cuánticas para el soporte de nuevas redes, como las futuras redes 6G".

Además, se busca desarrollar un ecosistema de innovación y formación para ayudar a crecer la tecnología y las cadenas de suministro de tecnologías y servicios de comunicaciones cuánticas en Madrid y en España (a través de la colaboración con otros proyectos regionales de comunicaciones cuánticas). 

"Acercar esta tecnología a aplicaciones reales"

Vicente Martín, coordinador del proyecto y catedrático de Universidad Politécnica de Madrid -otro de los socios del proyecto-, recalca que "MadQCI va más allá de lo que se ha hecho hasta la fecha. No quiere ser simplemente una red experimental más grande, sino cualitativamente distinta, conectando centros clave para la seguridad y acercando esta tecnología a su uso en aplicaciones reales".

En el corto plazo, explica Martín, "la red cuántica implementa funciones criptográficas que son demostrablemente seguras, independientemente de la capacidad de un atacante". O lo que es lo mismo, "no importa la potencia computacional que tenga el atacante -aunque tuviese un ordenador cuántico, no podría romper una transmisión de claves cuántica-", prosigue.

Además, insiste, "posibilita otros servicios, como las transmisiones de señales de tiempo ultraprecisas y otras aplicaciones de sensado cuántico y, en el futuro, la comunicación entre ordenadores cuánticos".

Según recalcan desde la UPM, el proyecto Madrid Quantum-CM llevará a cabo un plan de formación de dos años para los científicos e ingenieros, que permitirá consolidar estos progresos y avanzar en el campo de las tecnologías cuánticas, con un especial énfasis en la capacidad de emprendimiento.