Este laboratorio de comunicaciones cuánticas será un centro integrador de tecnología QKD, coordinado desde el Instituto de tecnologías Físicas (ITEFI) del CSIC, con la colaboración del Centro de Física de Materiales (CFM) y del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN) en las tareas de desarrollo de componentes para QKD y apoyado por el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB) en las labores de fabricación. El laboratorio tiene previsto establecer acuerdos estratégicos con otras instituciones (INTA, UPM, IAC) y con empresas proveedoras de tecnología, para el desarrollo de componentes, suministro de tecnología facilitadoras (apuntamiento, corrección de turbulencia, software de proceso de datos), y apoyo en la integración en misiones de espacio.
Figura 1. Laboratorio de Comunicaciones cuánticas del ITEFI-CSIC. Experimentos con distintas tecnologías de QKD: variables discretas, continuas, fotónica integrada y QKD se están desarrollando en él.
El laboratorio contará con una infraestructura base para el desarrollo, la integración y el testeado de protocolos de QKD en tres áreas estratégicas:
Enlaces aire y aire-fibra en redes metropolitanas. El laboratorio creará una conexión permanente con el “anillo cuántico metropolitano” de Madrid, gestionado por la UPM, REDIMadrid y Telefónica, a través de un enlace aire-fibra. También establecerá una conexión aire-aire para el estudio de comunicaciones metropolitanas a larga distancia (~2km). Ambas conexiones permitirán el estudio de casos de uso público y comercial.
Figura 2. Enlaces aéreos para conectar nodos externos a la red cuántica Madrid QKD dentro del proyecto europeo Euro-QCI Spain, ref 1011091638.
Enlaces QKD para aplicaciones espaciales. Se desarrollará un banco de pruebas satelital en tierra para construir y probar sistemas de QKD necesarios para aplicaciones espaciales, tales como sistemas automáticos para alineamiento de polarización, corrección de turbulencia y vibraciones, etc.
Figura 3. Esquema de un sistema de tracking de polarización para enlaces LEO a tierra.
Enlaces QKD para aplicaciones móviles. El laboratorio explorará aplicaciones de QKD a plataformas móviles como UAV (Unmanned Aerial Vehicles), o drones, para dar conexión segura a redes wireless dentro del paradigma de IoT (Internet of Things) en futuras redes de sensores de control del tráfico, o de coches autónomos, así como protección de infraestructuras críticas (red de transporte o energía).
1.b) Implementación de nuevas tecnologías en QKD
El Laboratorio de Comunicación Cuántica explorará varias vías prometedoras para generar nueva tecnología de interés comercial: - Implementación de nuevos protocolos en QKD. Se realizarán pruebas de concepto de protocolos novedosos en variables continuas y tipo “device-independent” que proporcionan ventajas de resistencia frente a pérdidas, distorsiones o ataques.
Figura 4. Sistema de variable continua QKD.
Figura 5. Sistema MDI-QKD en aire.
Se demostrarán nuevas tecnologías de fotónica integrada para QKD con la colaboración del instituto de Microelectrónica de Barcelona:
Figura 6. Probe station para la caracterización de sistemas de QKD para fotónica integrada.
