Los científicos han puesto en órbita un nanosatélite
Distribuye bits aleatorios para todos gracias a las leyes de la mecánica cuántica
N+1/T21
A 400 kilómetros de la superficie terrestre, un nanosatélite dispone de un generador cuántico de números aleatorios que puede resolver las carencias de muchas regiones para disponer de telecomunicaciones completamente seguras.
Por primera vez, los científicos han puesto en órbita un nanosatélite, de solo unos centímetros de diámetro (cubesat), que lleva a bordo un generador cuántico de números aleatorios.
Situado a unos 400 kilómetros sobre la superficie del planeta, este dispositivo funciona como un faro orbital de aleatoriedad, capaz de enviar secuencias de números verdaderamente aleatorios a la Tierra.
Estas balizas son necesarias en algunas tecnologías criptográficas o de telecomunicaciones, pero actualmente solo están disponibles a través de Internet y con muchas limitaciones operativas.
El nuevo desarrollo proporciona un prototipo de baliza de aleatoriedad de base cuántica, con un intervalo de actualización de 24 horas a bordo del nanosatélite SpooQy-1, con el objetivo de demostrar la viabilidad de distribuir dicha baliza a infraestructuras fuera de la red. Los resultados de este estudio se publican en Communications Physics.
ALEATORIEDAD EXTENDIDA
Los generadores de números aleatorios juegan un papel importante, tanto en esquemas de comunicaciones cuánticos como clásicos, particularmente en protocolos de seguridad.
La seguridad de las telecomunicaciones se basa en la generación de números aleatorios para crear claves. Un número aleatorio es aquel del que no podemos saber su valor antes de que se genere.
El problema es que la tecnología informática no puede generar una verdadera aleatoriedad, por lo que la forma tradicional de crear este tipo de secuencias se basa en generadores pseudoaleatorios que funcionan en operaciones matemáticas difíciles de predecir, pero que no pueden dejar de ser deterministas. Por ello permanecen vulnerables.
En los últimos años ha habido un número cada vez mayor de balizas de aleatoriedad, fuentes públicas de cadenas aleatorias de números, a las que cualquier persona puede acceder a través de Internet.
ALEATORIEDAD EN ÓRBITA TERRESTRE
Para aportar nuevas posibilidades a esta tecnología, Ayesha Reezwana, de la Universidad Nacional de Singapur y sus colegas de Australia, Singapur y Suiza, crearon un generador de números aleatorios con una novedad importante: su comportamiento se basa en las leyes de la mecánica cuántica.
Luego montaron ese generador cuántico de números aleatorios en el cubesat SpooQy-1 y lo pusieron em órbita desde la Estación Espacial Internacional (ISS).
Ese generador cuántico de números aleatorios (QRNG) se basa en fotones. La fuente de incertidumbre que sirve para generar los números aleatorios puede ser la cantidad de fotones presentes en un rayo láser débil, la medición de la proyección de su polarización, la interferencia entre pulsos láser con una fase aleatoria, e incluso el entrelazamiento cuántico, explican los investigadores en su artículo.
De hecho, SpooQy-1, que pesa solo 2,6 kg, fue testado en 2020 creando señales cuánticas entrelazadas en un instrumento compacto situado a bordo. El satélite envió señales entrelazadas simultáneamente a dos estaciones terrestres separadas entre sí por 1.120 km, creando una clave de cifrado segura a una velocidad de 0,12 bit/s.
Las estaciones de prueba que recibieron los números aleatorios. /COMMUNICATIONS PHYSICS (COMMUN PHYS).
CONTANDO FOTONES
El mismo nanosatélite, utilizado en esta ocasión, se limitó a contar fotones en una fuente láser que se usa generalmente para estudiar el entrelazamiento cuántico. El experimento se desarrolló cuando la inclinación orbital de SpooQy-1 fue de 51,6 grados y el período orbital fue de unos 90 minutos.
La señal del faro orbital de aleatoriedad fue registrada por dos estaciones, una de ellas ubicada en Windisch (Suiza), y la segunda en Singapur, un total de diez veces al día.
La radio a bordo del satélite emitía una señal aleatoria con un intervalo de 30 segundos, por lo que logró transmitir hasta 256 bits.
NÚMEROS ALEATORIOS REALES
Como 256 bits no es una cantidad de datos lo suficientemente grande como para examinar su aleatoriedad mediante métodos estándar, los investigadores verificaron un total de 16.896 bits recopilados durante 66 sesiones de medición, y concluyeron que la baliza genera números aleatorios reales.
Por supuesto, para ser realmente útil, una baliza orbital de aleatoriedad debe tener una tasa de actualización más alta que unas pocas veces al día, así como una frecuente autenticación criptográfica, entre otros atributos, reconocen los autores de este estudio.Noticias relacionadas
No obstante, este estudio demuestra la posibilidad fundamental de colocar en órbita balizas cuánticas de aleatoriedad, que serán útiles para regiones remotas sin acceso seguro a Internet, concluyen los investigadores.
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REFERENCIA
A quantum random number generator on a nanosatellite in low Earth orbit. Ayesha Reezwana et al. Communications Physics, volume 5, Article number: 314 (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s42005-022-01096-7
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Fuente:
