El satélite cuántico chino de comunicaciones que en realidad no lo es

La principal diferencia entre un ejército y una masa caótica y desorganizada es una estructura de comunicación operativa. Sin comunicaciones no puede haber una cadena de mando, ni coordinación de actividades, sin importar que el intercambio de información se haga mediante órdenes verbales transportadas por hombres a pie o a través de comunicaciones por radio transcontinentales, lo importante es asegurarse de que exista.

Por tanto, y por definición, un ejército quiere preservar su red de comunicaciones y atacar la del enemigo ya sea para degradarla, para descubrir sus planes o para subvertirla y trastocar sus acciones. Por eso la Seguridad de las Comunicaciones (COMSEC) es vital para cualquier país o fuerza armada: se han ganado y perdido batallas (Waterloo, Antietam, Midway), campañas (Batalla del Atlántico) e incluso guerras (Primera Guerra Mundial y el Telegrama Zimmerman) a causa de problemas de comunicación. Es por eso que el lanzamiento el pasado 16 de agosto de un satélite cuántico chino es importante.

Ese día un cohete Larga Marcha CZ-2D lanzado desde el complejo de Jiquan puso en órbita tres satélites, entre ellos el español 3Cat-2 (Cube-Cat-2) y el minisatélite chino Lixing-1, además del Quantum Science Satellite (QSS, satélite de ciencia cuántica). El objetivo del QSS es estudiar el uso de técnicas de entrelazamiento cuántico para el establecimiento de redes de comunicaciones; pesa 600 kg y en su diseño científico ha participado la Academia de las Ciencias de Austria.

La aparición del QSS ha provocado cierto resquemor en los Estados Unidos, donde temen que China esté adelantándoles en la carrera para establecer redes usando esta tecnología futurista, que permite establecer comunicaciones imposibles de interceptar o escuchar. La alarma es prematura; incluso China tiene mucho que investigar antes de estar en condiciones de desplegar un sistema que funcione. Pero la promesa que implica es real, y muy importante para el equilibrio militar del mañana.

La importancia de cifrar las comunicaciones

Desde las primeras guerras de la historia ha sido vital asegurar las comunicaciones e impedir que el enemigo las conozca o las falsee. Para ello se inventaron las técnicas criptográficas, que cumplen un doble objetivo: impedir al rival conocer el contenido de un mensaje, caso de ser interceptado, y también asegurar al receptor la identidad del emisor. Métodos relativamente simples como el cifrado por desplazamiento fueron empleados por los romanos; por ejemplo Julio César lo usaba para comunicarse con sus generales. Una variante más compleja derivada del método Vigenère fue usada por el bando confederado durante la Guerra de Secesión empleando discos de cifra. Y por supuesto durante la Segunda Guerra Mundial la Alemania nazi utilizó la famosa máquina Enigma para codificar los mensajes e impedir su lectura.

Pero todos estos sistemas son susceptibles de ser atacados por métodos matemáticos que permiten el acceso a los mensajes. Por ejemplo el método Vigenère fue resuelto por Fiedrich Kasiski en 1863, mientras que las ‘bombes’ británicas basadas en métodos polacos consiguieron descifrar el código Enigma nazi. Esto es especialmente problemático en las comunicaciones por radio, ya que es sencillo interceptar los envíos, y mucho peor hoy ya que los ordenadores hacen posible automatizar los ataques. Las organizaciones dedicadas a la criptografía tienen amplia experiencia en descodificar y romper códigos, e implementar un sistema de comunicación completamente seguro a prueba de errores humanos no es sencillo. En el código Enigma, por ejemplo, fallaron los operadores, no las matemáticas.

El santo grial de las comunicaciones cifradas irrompibles existe, y se llama libreta de un sólo uso. Si ambas partes, emisor y receptor, disponen de una clave aleatoria que sólo se emplea en un único mensaje es matemáticamente imposible descifrarlo sin disponer de esta clave. Es necesario tomar precauciones para asegurarse de que la clave es verdaderamente aleatoria, pero eso puede resolverse: bien implementado, un sistema de libreta de un sólo uso es completamente seguro.

El problema es que también es poco práctico: asegurarse de que emisor y receptor cuentan ambos con copias idénticas de la clave puede ser problemático, ya que cada una sólo puede usarse una vez. Además en teoría un enemigo podría interceptar la clave y colocarse entre el emisor y el receptor sin que éstos pudiesen saberlo. Ambos problemas, en teoría, se podrían resolver usando las extrañas propiedades de la mecánica cuántica.

Partículas entrelazadas para crear claves únicas

En efecto: la superposición de estados permitiría crear y distribuir claves de un sólo uso de tal modo que cualquier intento de interceptarlas sería detectado: un ataque del tipo ‘intermediario’ sería imposible. Para conseguir un sistema seguro de claves sería necesario generar pares de partículas entrelazadas al nivel cuántico y distribuirlas al emisor y al receptor, algo que ya se ha conseguido hacer en la superficie del planeta; de hecho el récord de distancia de ‘teleportación cuántica’ (143 km) lo consiguió en 2012 la European Space Agency en Canarias; el objetivo del satélite chino es hacerlo a 1.200 km y desde el espacio.

El problema es que el entrelazamiento cuántico puede ser sensible a factores como el nivel gravitatorio o la distancia: actualmente no se conoce si es posible generar partículas entrelazadas de manera fiable en el espacio para distribuirlas a diferentes localizaciones. Estas son las cuestiones que pretendía estudiar un satélite estadounidense que resultó destruido en un accidente de lanzamiento en 2014, y que ahora va a analizar el QSS.

Este satélite incluye varios módulos internos para generar y transmitir pares entrelazados de partículas a la superficie terrestre desde la órbita, y su misión es estudiar qué ocurre cuando estas técnicas se emplean en entornos en los que los efectos de la teoría de la relatividad empiezan a ser aparentes. Se trata, pues, de un satélite estrictamente experimental, como demuestra el hecho de que cuente con participación austriaca.

Los propios chinos estiman que en el mejor de los casos podrán establecer una red europea de distribución de claves cuánticas hacia 2020, y de alcance global no antes de 2030. Y eso si los experimentos que durante dos años va a llevar a cabo el QSS resultan plenamente exitosos y no aparecen problemas nuevos.

No cabe duda de que la tecnología cuántica va a formar parte del futuro de las fuerzas militares mundiales, y no sólo en el ámbito de las comunicaciones (también en sensores, geolocalización, sistemas de guiado, etc). Pero de momento estamos todavía en la fase de exploración científica, y lejos de un dominio tal de los fenómenos subyacentes que podamos implementarlos en un sistema tecnológico operativo. China está un paso más cerca de tener un satélite cuántico de comunicaciones, pero el camino que aún queda es largo.