Asegurar la privacidad en las comunicaciones es crucial para la operación de nuestra sociedad. El sistema financiero, el comercio y la industria, son solo algunas de las actividades humanas que dependen de transmitir datos de manera segura, libre de que intrusos la usen para su beneficio o para hacer daño. Asegurar esta privacidad es cada vez más retador con el surgimiento de las computadoras cuánticas que, una vez que se vuelvan más poderosas, podrían descifrar la información encriptada a través de las tecnologías actuales. Curiosamente, la misma tecnología cuántica puede ser el antídoto contra esta amenaza y la combinación de satélites y tecnología cuántica podría proporcionarnos comunicaciones seguras, inmunes al poder de las computadoras cuánticas para descifrarlas.
Los sistemas de seguridad actuales emplean llaves de encriptamiento a partir de multiplicar dos números primos secretos de muchas cifras. Para romper el encriptamiento, un intruso tendría que encontrar estos dos números primos secretos, a través un proceso de factorización. Para números pequeños, esto es fácil: por ejemplo, los factores de 26 son 13 y 2. Pero para números muy grandes, con cientos o miles de cifras, las computadoras actuales necesitan años para lograrlo. Sin embargo, las computadoras cuánticas, una vez que se perfeccionen, podrían realizar esta factorización en minutos, lo que representaría un riesgo enorme para nuestra civilización.
Afortunadamente, la tecnología cuántica basa la seguridad en generar llaves de encriptamiento totalmente aleatorias, pero sobre todo porque ofrece la ventaja de detectar los intentos de espionaje y alertar a las partes involucradas antes de que los piratas informáticos se apropien de la información. Esto se logra a partir de una propiedad de los sistemas cuánticos llamada “entrelazamiento cuántico”. Cuando se generan pares de fotones entrelazados, sus propiedades están correlacionadas, independientemente de su separación espacial. Esto quiere decir que cuando se mide una propiedad en uno de los fotones entrelazados, instantáneamente se manifiesta la misma propiedad en el otro y se interrumpe el entrelazamiento.
Mediante esta propiedad, se pueden generar claves de encriptamiento seguras entre dos partes separadas geográficamente, enviando a cada una un haz de fotones entrelazados. La llave de encriptamiento puede codificarse a partir de alguna propiedad de los fotones, como su polarización o su espín. Estas propiedades son binarias, por lo que pueden representar un “1” o un “0”, a la hora de medirse. De acuerdo con la mecánica cuántica, el estado de estas propiedades es aleatorio y solo se manifiesta en el momento de detectarlo. Como los fotones están entrelazados, al momento que una de las partes detecte esa propiedad en un fotón de un haz, la otra parte también la detectará, y de esa forma cada una de las partes habrá recibido la misma llave de encriptamiento. Lo interesante de todo esto es que, si un hacker intercepta uno de los haces de fotones, afectará al otro haz y eso hará obvia su presencia. A este método de generar claves se le llama Quantum Key Distribution o QKD, y una forma de distribuir estas claves a nivel mundial podría ser mediante una constelación de satélites.
A la fecha, solo unas pocas organizaciones en todo el mundo han intentado distribuir claves de encriptamiento a través de satélites, China fue la primera nación en probar esta tecnología en el espacio al lanzar Micius, el primer satélite de comunicación cuántica, en 2016. En 2017, el satélite Micius estableció una conexión ultra segura entre dos estaciones terrenas separadas por más de 1.000 km. El Micius envió dos cadenas de pares de fotones entrelazados, uno para cada llave de encriptamiento, a dos sitios, uno en Beijing y otro en Viena. Otras naciones, entre ellas Estados Unidos, están siguiendo el ejemplo de China en una carrera por dominar la tecnología QKD por satélite.
En el futuro, cuando las computadoras cuánticas tengan la capacidad de descifrar las comunicaciones encriptadas con los métodos actuales, el mundo enfrentará un grave problema que podría dañar severamente a nuestra la civilización. Es por esto que estamos en una carrera por implantar la tecnología QKD por satélite, antes de que sea demasiado tarde. Así que hay que apurarnos. Quienes dominen esta tecnología, pondrán las reglas del juego, implantarán estándares y crearán los servicios que requerimos para asegurar la permanencia de la Era Espacial.
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