distribución cuántica de claves

History

En los años 1970, Stephen Wiesner propuso la idea de dinero cuántico infalsificable. La criptografía cuántica se hizo ampliamente conocida en 1984 tras la publicación del protocolo BB84 por Charles Bennett y Gilles Brassard.

How it works

Analogía con dos alfabetos: uno usa puntos y rayas (polarización vertical/horizontal), otro zigzags (direcciones diagonales). Alice escribe un bit con un alfabeto aleatorio y Bob lo lee, también eligiendo un alfabeto al azar. Si los alfabetos coinciden, el resultado es correcto; si no, se obtiene un valor aleatorio. Luego intercambian información sobre los alfabetos usados para cada símbolo enviado, conservando solo los bits donde hubo coincidencia. Eve, al no saber el alfabeto, perturba los estados transmitidos, y su intromisión se manifiesta como errores adicionales al comprobar.

History

En los años 1970, Stephen Wiesner propuso la idea de dinero cuántico infalsificable. La criptografía cuántica se hizo ampliamente conocida en 1984 tras la publicación del protocolo BB84 por Charles Bennett y Gilles Brassard.

How it works

Analogía con dos alfabetos: uno usa puntos y rayas (polarización vertical/horizontal), otro zigzags (direcciones diagonales). Alice escribe un bit con un alfabeto aleatorio y Bob lo lee, también eligiendo un alfabeto al azar. Si los alfabetos coinciden, el resultado es correcto; si no, se obtiene un valor aleatorio. Luego intercambian información sobre los alfabetos usados para cada símbolo enviado, conservando solo los bits donde hubo coincidencia. Eve, al no saber el alfabeto, perturba los estados transmitidos, y su intromisión se manifiesta como errores adicionales al comprobar.

History

La criptografía cuántica se remonta a la propuesta de Stephen Wiesner en 1970 sobre dinero cuántico (publicada en 1983). En 1984, Charles Bennett y Gilles Brassard presentaron el protocolo BB84, que fue un punto de inflexión. En 1991, Artur Ekert propuso el protocolo E91 con partículas entrelazadas, abriendo perspectivas para las comunicaciones por satélite. Hoy la QKD es una tecnología comercial con redes desplegadas.

How it works

La seguridad de la QKD se debe a la perturbación de los estados cuánticos al medirlos (colapso de la función de onda). Si Eve acierta la base, no introduce errores, pero no puede acertar siempre. Para BB84, la extracción segura de clave es posible si la fracción de errores cuánticos e < 11%. Matemáticamente, tras la corrección de errores y la amplificación de la privacidad, la longitud de la clave final L = n·r, donde n es el tamaño de la clave bruta, r = 1 − h(e_x) − h(e_z) (límite asintótico), h es la entropía binaria, e_x, e_z son los errores en las bases. Las limitaciones prácticas vienen dadas por las pérdidas y el ruido de los detectores.

Open problems & fun facts

La distancia sin repetidores cuánticos está limitada por la atenuación en fibra óptica (≈100–200 km); Vulnerabilidades de los detectores reales (ataques de canal lateral, cegado); Baja tasa de generación de claves en comparación con métodos clásicos; Integración en infraestructuras de red existentes y alto costo

💡 El satélite Micius (Mozi), lanzado en 2016, logró por primera vez QKD intercontinental entre China y Europa usando fotones entrelazados desde la órbita.