Las tecnologías cuánticas se pueden definir como aquellas que, basadas en la mecánica cuántica, presentan capacidades que van más allá de la que denominamos tecnología clásica.
Estas tecnologías cuánticas se tratan de un campo emergente y se basan en fenómenos como la superposición, el entrelazamiento y la tunelización.
El interés y la relevancia de esta tecnología se muestra hasta en el hecho de que la ONU haya declarado este año 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas.
Áreas principales de las tecnologías cuánticas
Las tecnologías cuánticas están llamadas a potenciar aspectos no solo de la ciencia o la tecnología sino también de la sociedad al disponer incluso de la capacidad de modificar la manera de trabajar o vivir.
Estas tecnologías cuentan con algunas áreas principales. Veamos cuáles son y sus características.
Computación cuántica
La computación cuántica se podría definir como aquella capaz de resolver problemas tan complejos que ni los ordenadores tradicionales ni los superordenadores pueden resolver.
Esta computación está basada en los bits cuánticos (o cúbits), que a diferencia de los bits tradicionales pueden encontrarse en varios estados a la vez gracias a una propiedad conocida como superposición.
Comunicaciones cuánticas
También con base en la mecánica cuántica, pero en este caso con el foco puesto en la transmisión de información de manera eficiente y segura, las comunicaciones cuánticas han avanzado en los últimos años, aunque con la perspectiva de revolucionar cómo transmitimos y protegemos la información.
Gracias al entrelazamiento y la superposición de las partículas, se genera una conexión altamente segura y eficiente que dispone de la capacidad de superar las limitaciones presentes en las redes clásicas.
Sensores cuánticos
También con base en la mecánica cuántica, este tipo de sensores alcanzan mediciones con una precisión sin precedentes. Se trata de unos dispositivos con incidencia en los ámbitos como el científico o el industrial, merced a una capacidad de detección de señales de debilidad extrema, así como desarrollar mediciones con una precisión enorme.
Al tratarse de una cuestión en evolución rápida y constante, se presupone un gran potencial de crecimiento en los próximos tiempos. Una evolución que puede hacer que sean de menor tamaño, más baratos e igualmente más accesibles, lo que ampliará sus posibles aplicaciones.
Así pues, podemos estar ante unos dispositivos que alcancen niveles de sensibilidad y precisión inalcanzables hasta ahora.
Simulación cuántica
También sobre la base de la mecánica cuántica, la simulación utiliza sistemas cuánticos controlables con los que estudiar y moldear otros sistemas cuánticos complejos.
La simulación cuántica fue propuesta en 1982 por el físico teórico norteamericano Richard Feynman, existiendo dos tipos principales: los simuladores cuánticos digitales (cuyo propósito general es simular cualquier sistema cuántico) y los simuladores cuánticos analógicos (diseñados con el objetivo de simular cómo se comporta un sistema cuántico específico).
Criptografía cuántica
Este tipo de criptografía se basa en la física cuántica para crear mensajes que sean indescifrables salvo para el receptor.
Se diferencia de la criptografía tradicional en que mientras esta se basa en las matemáticas, la cuántica depende de la física, como hemos mencionado anteriormente.
Asimismo, la criptografía cuántica se basa en el uso de fotones para transmitir claves entre el emisor y receptor en un proceso conocido como QKD (siglas en inglés de Distribución de Clave Cuántica, un concepto que veremos más adelante), siendo sus principales aspectos de uso la transmisión de claves, la detección de intrusos y la seguridad basada en la física.
Las ventajas de la criptografía cuántica hacen que se presente como una solución prometedora de cara a la seguridad de la información con una protección más robusta ante hipotéticas amenazas. Por ello, esta tecnología se centra en sectores en los que la seguridad de la información es crucial.
Distribución de claves cuánticas QKD
De Quantum Key Distribution surgen las siglas QKD (como hemos comentado anteriormente, Distribución de Clave Cuántica), un método de comunicación segura que mediante la mecánica cuántica crea y comparte claves criptográficas entre dos partes diferentes de forma segura.
A través de fotones que transmiten información permiten detectar los intentos de interceptación en los que se distribuye únicamente la clave, no el mensaje en sí.
Como resumen cuatro de nuestros compañeros en la revista Nature -Antonio Pastor, Jesús Folgueira, Diego López y Rafael Cantó Palancar-, “QKD es una tecnología que permite generar claves criptográficas de una manera fiable y síncrona entre dos puntos distantes, resolviendo así la problemática de la generación y distribución de claves para aplicaciones. Sus principios basados en la mecánica cuántica garantizan la inviolabilidad de las claves, haciendo que su uso en combinación con sistemas hardware y software de cifrado sea óptimo”.
