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Information Processing in Future Quantum Networks

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Examen de los protocolos del procesamiento de la información en una red cuántica

Los ordenadores cuánticos pueden procesar la información mucho más rápido que las máquinas convencionales. Unos investigadores de la Unión Europea acercan esta tecnología al uso informático cotidiano al examinar un conjunto de rutinas cuánticas y clásicas.

Seguridad

Sin duda, las cuestiones de seguridad son fundamentales para las sociedades interconectadas modernas. En los últimos años, se han visto grandes inversiones en tecnologías cuánticas, pero resulta esencial entender mejor cómo utilizar los recursos cuánticos disponibles y cerrar la brecha entre los métodos experimentales y los teóricos. El proyecto IPQNet, financiado con fondos europeos, pretendía aprovechar al máximo los avances tecnológicos cuánticos a fin de aportar sus beneficios a la protección de las comunicaciones. «En última instancia, esto nos llevará a conseguir una sociedad más segura y a comprender mejor el potencial de las tecnologías cuánticas en las redes cuánticas de un futuro próximo», explica Anna Pappa, coordinadora del proyecto IPQNet.

Enrutamiento de recursos cuánticos en las redes

En concreto, el proyecto de investigación examinó cómo procesar información en una red cuántica: estableciendo los estados cuánticos necesarios entre nodos, enrutando la información a lo largo de la arquitectura subyacente y, finalmente, ejecutando protocolos criptográficos multipartitos. Pappa destaca: «Dichas cuestiones son fundamentales en la sociedad moderna, debido a las grandes inversiones de las instituciones privadas y públicas en tecnologías cuánticas». Los objetivos de IPQNet incluían proporcionar técnicas de comprobación para recursos cuánticos, estudiar el enrutamiento de los recursos cuánticos en redes a fin de obtener y compartir los estados cuánticos necesarios en topologías de red específicas, y examinar la composición de rutinas cuánticas y clásicas. Pappa afirma que consiguieron algunos resultados preliminares sobre la comprobación de recursos cuánticos, al ampliar una investigación anterior a estados grafo y, en concreto, a lo que se denominan «estados https://www.researchgate.net/ublication/223466589_Absolute_Maximal_Entanglement_and_Quantum_Secret_Sharing (absolutamente máximamente entrelazados)» (AME, por sus siglas en inglés), que presentan tipos específicos de simetrías. La falta de simetrías en los estados grafos en general no permitió realizar una generalización directa de las técnicas que planeaba utilizar el equipo de IPQNet. Por ello, se centraron en estados que presentan un tipo de simetría diferente y que no se han estudiado en un entorno de verificación adverso como ese.

Votación en línea segura

Durante el proyecto, Pappa también participó en una amplia revisión de la votación cuántica en línea , que incluye las primeras definiciones formales para la protección de este tipo de esquemas. Este trabajo fue una colaboración de la Universidad de Edimburgo con la Universidad de París 6. La revisión apunta al hecho de que los ordenadores cuánticos se podrían utilizar para mejorar la seguridad de los sistemas de votación en línea. Sin embargo, a pesar de que los investigadores han propuesto diversos esquemas, en la revisión publicada, todos han resultado ser inseguros. Este trabajo se publicó en la revista «Association for Computing Machinery (ACM) Transactions on Quantum Computing». Por último, los investigadores estudiaron cómo lograr el enrutamiento de la información cuántica en una red y publicaron el informe «Quantum network routing and local complementation» que propone métodos que utilizan resultados teóricos de grafo y operaciones cuánticas locales. El trabajo que actualmente está en curso aplica algunos de los métodos propuestos en el informe, al utilizar servidores cuánticos a distancia. «Se trata de un proyecto muy interesante que mostró cómo utilizar los recursos cuántico para superar obstáculos en las redes. Eso llevó a nuevas colaboraciones con grupos de óptica experimental, que deberían demostrar el potencial de las tecnologías cuánticas en red y en condiciones realistas», concluye Pappa.

Palabras clave

IPQNet, cuántico, tecnologías cuánticas, red, seguridad

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