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27 de Enero de 2021
Comunicaciones cuánticas

Una red cuántica con drones

Desarrollan un sistema de comunicaciones mediante redes de drones que, gracias al uso de fotones entrelazados, impide el fisgoneo. Su alcance es de alrededor de un kilómetro.

Drones en un ensayo del programa Gestión del Tráfico de Sistemas Aéreos No Tripulados. El presente estudio hace una demostración del que podría ser uno de los futuros usos de los drones: la comunicación cuántica basada en fotones entrelazados [NASA/Dominic Hart].

Una red cuántica volante realizada con drones podría hacer posible unas comunicaciones a salvo de intromisiones sin que haya que recurrir a una infraestructura fija. Hua-Ying Liu, de la Universidad de Nankín, y sus colaboradores han desarrollado ahora un prototipo anterior y mejorado su alcance. Como explican en Physical Review Letters, está formado por dos drones que reparten fotones entrelazados entre dos receptores a una distancia de un kilómetro.

En uno de los drones se generan pares de fotones entrelazados; el otro actúa como relé. El primer dron envía uno de los fotones a una estación en tierra y el segundo, mediante el desvío a través del dron relé, a una segunda estación. En el ensayo anterior con drones solo se había podido enviar los fotones sin relé a lo largo de un trecho más corto.

Gracias a los fotones entrelazados se podría en el futuro, por ejemplo, transmitir claves de encriptación sin que nadie pudiese entrometerse en el proceso: si un tercero quisiese piratear el flujo de datos, no tendría otro remedio que interferir las partículas de la luz y con ello desharía el entrelazamiento.

Las comunicaciones cuánticas pueden efectuarse con fibra óptica o con satélites. Sin embargo, en la fibra es difícil mantener el entrelazamiento a larga distancia y, por otra parte, puede haber problemas de disponibilidad; y con los satélites, necesarios para conexiones entre puntos muy separados, conviene contar además con complementos que terminen de repartir las señales más localmente. Ahí es donde pueden intervenir los drones. Pero hasta ahora los componentes no eran lo bastante pequeños y robustos para el agitado trabajo a bordo de un dron.  

Los haces de uno de los drones sobre la zona del experimento [X.-H. Tian, H.-Y. Liu, & Z. Xie/Nanjing Univ.].

En mayo de 2020, el equipo de Liu demostró que los componentes ópticos necesarios podían instalarse en un dron comercial y que los fotones entrelazados se podían enviar a dos estaciones en tierra a través del aire desde uno de ellos. Pero esas dos estaciones solo estaban separadas por 200 metros. En el nuevo experimento, Liu y sus colaboradores equiparon un segundo dron, el relé, con un receptor óptico que captaba los fotones del primero, los reenfocaba de nuevo y los retransmitía a la segunda estación. Entre los drones había 200 metros de distancia y estaban a 400 de las estaciones en tierra, separadas entre sí un kilómetro. La eficacia de la transmisión fue limitada: se recibió así un cuatro por ciento de los fotones retransmitidos. Para una comunicación eficiente este valor tendría que mejorar mucho. Los especialistas creen que es posible.

Lars Fischer

Referencia: «Optical-Relayed Entanglement Distribution Using Drones as Mobile Nodes», de Hua-Ying Liu et al., en Phys. Rev. Lett. 126, 020503.

 

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