Físics espanyols desenvolupen un sistema de comunicació quàntic capaç d'emetre missatges en situacions d'emergència

Físics espanyols han desenvolupat un sistema de comunicació quàntic innovador capaç d'emetre i blindar la seguretat dels missatges en situacions d'emergència.

La Física Quàntica permet xifrar missatges per a sistemes de comunicació que requereixen un blindatge total i que siguin transmesos a través de l'aire tant al centre de grans ciutats com a situacions d'emergència, com ara zones afectades per desastres naturals, o per millorar la seguretat en les comunicacions de vehicles autònoms, drones o aeronaus.

És l'objectiu del projecte de col·laboració internacional 'COMPHORT', que coordina Carlos Antón des del Departament de Física de Materials de la Universitat Autònoma de Madrid (UAM) i que està finançat per l'Agència Estatal de Recerca (AEI).

Espanya, a través de l'AEI, participa a la convocatòria de projectes de recerca transnacionals sobre tecnologies quàntiques en el marc de la xarxa europea ERANET QuantERA. convocatòria de 'Projectes de Col·laboració Internacional' o equivalent.

El projecte 'COMPHORT' pretén crear un dispositiu per emetre fotons individuals "de manera eficient, sent senzill i fàcil d'usar i que funcioni a temperatura ambient". Aquesta possibilitat serà una fita perquè, com explica el coordinador del projecte, "generalment els dispositius quàntics s'han de refredar a temperatures inferiors a les de les profunditats de l'espai, cosa que és complicada i cara".

"La nostra idea és fer servir aquests fotons individuals en protocols de comunicació quàntica, en què es pot xifrar un missatge de forma segura, ja que un 'fotó únic' no es pot dividir en dos fotons ni es pot copiar o clonar. Aquests fotons únics seran generats per un 'emissor quàntic' en un material especial (defectes en nitrur de bor hexagonal) que funciona perfectament a temperatura ambient”, afegeix Antón.

El pla de l'equip internacional que coordina Antón consisteix a inserir aquests emissors quàntics en una trampa per a la llum: "Una cavitat òptica".

"S'hi pot pensar com en dos miralls paral·lels, on els fotons reboten d'una banda a l'altra, interactuant amb l'emissor quàntic, cosa que fa que la generació d'un sol fotó a partir de l'emissor sigui molt més eficient i ràpida. Aquest dispositiu cavitat-emissor constitueix una font de fotó únic super-brillant. polsos elèctrics, en lloc de amb làsers, ja que aquests solen ser fràgils, voluminosos i cars", assenyala l'investigador.

PROVES EN PLE CENTRE DE BERLÍN

Aquest equip internacional d'investigadors i empreses tecnologies vol mostrar al món com pot funcionar el dispositiu a la vida real. Per això provaran l'enviament de missatges segurs (codificats en la polarització dels fotons individuals emesos) a través de l'aire al centre de Berlín.

"El nostre objectiu és crear un sistema de comunicació sòlid, fiable i eficaç per poder ser emprat en situacions on la comunicació requereix seguretat incondicional", destaca Carlos Antón.

El coordinador del projecte 'COMPHORT' defensa que “la implementació de la Distribució Quàntica de Claus (inicials en anglès: QKD) en entorns reals és fonamental per avançar en la seguretat de les comunicacions”.

"Aquest aspecte és crucial especialment en situacions on la infraestructura tradicional no està disponible, com en zones afectades per desastres naturals, o en instal·lacions temporals com a hospitals de campanya. A més, aquesta tecnologia té un potencial significatiu en aplicacions que requereixen mobilitat geogràfica, com ara vehicles autònoms, aeronaus i drones", subratlla.

En un esforç per demostrar la viabilitat d'aquesta tecnologia, l'investigador destaca que el consorci durà a terme un experiment de QKD al cor de Berlín utilitzant un enllaç de comunicació òptica en espai lliure que abasta distàncies de fins a 750 metres per a transmissió de fotons individuals entre dos nodes. "'COMPHORT' no només posa a prova la robustesa de la QKD en condicions urbanes, sinó que també subratlla la seva adaptabilitat en escenaris dinàmics i desafiadors", afirma.

Aquest projecte és un esforç dʻequip, en forma de col·laboració internacional, amb investigadors dʻEspanya, Alemanya, Turquia i Regne Unit i empreses dʻAlemanya i Turquia. En concret, hi col·laboren les institucions Izmir Institute of Technology, Carl von Ossietzky Univ. Oldenburg, Technische Universität Berlin, University of Bristol, i les empreses Nanoplus Advanced Photonics Gerbrunn GmbH i QLocked, a més de la UAM.

El projecte va començar el juliol d'aquest any i es prolongarà fins al juny del 2027. La font de fotons individuals ultra-eficient, operada a temperatura ambient, estarà a punt a finals del 2025.