Un protocolo recién propuesto para aumentar la privacidad en las redes de sensores cuánticos

15 de febrero de 2025 característica

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por Ingrid Fadelli , Phys.org

Dispositivos que aprovechan los efectos de la mecánica cuántica, conocidos en general como tecnologías cuánticas, podrían ayudar a abordar algunos problemas del mundo real de manera más rápida y eficiente. en los últimos años, físicos e ingenieros han introducido varias tecnologías cuánticas prometedoras, incluidos los llamados sensores cuánticos.

Las redes de sensores cuánticos teóricamente podrían usarse para medir parámetros específicos con una precisión notable. Estas redes aprovechan un fenómeno cuántico conocido como entrelazamiento, que implica una conexión sostenida entre partículas, lo que les permite compartir información instantáneamente entre sí, incluso a distancia.

Aunque las redes de sensores cuánticos (QSNs) podrían tener diversas aplicaciones ventajosas en el mundo real, su implementación efectiva también depende de la capacidad para garantizar que la información compartida entre los sensores permanezca privada y no sea accesible para terceros maliciosos.

En un artículo publicado en Physical Review Letters, investigadores de la Universidad de la Sorbona presentan un nuevo protocolo que podría ayudar a mejorar la privacidad de la información compartida entre los sensores cuánticos en red.

'La detección en red representa una vía de investigación prometedora dentro del campo más amplio de la detección cuántica,' Majid Hasani, primer autor del artículo, dijo a Phys.org. 'Dada la inevitable presencia de adversarios malintencionados que interceptan canales cuánticos para obtener información, nos propusimos idear un protocolo privado en el que se pueda estimar parámetros desconocidos sin ninguna fuga de información.'

El nuevo protocolo ideado por Hasani y sus colegas se basa en una herramienta matemática establecida conocida como la matriz de información Fisher cuántica (QFIM). Básicamente, esta matriz cuantifica la precisión de las estimaciones de parámetros asociadas con dispositivos o procesos de medición cuántica.

'La QFIM es una cantidad bien conocida en el campo de la metrología y detección cuántica, que cuantifica la cantidad máxima de información extraíble sobre parámetros conocidos en todas las posibles mediciones y establece un límite inferior en la precisión de la estimación,' explicó Hasani.

'Las propiedades matemáticas de esta matriz, como la relación de continuidad entre sus entradas, nos permitieron construir un protocolo privado.'

Esencialmente, el protocolo propuesto por Hasani y sus colegas implica manipular la QFIM para identificar el estado cuántico en una red de sensores cuánticos que maximiza la privacidad. Su artículo también introdujo la idea de la cuasiprivacidad (𝜀-privacidad), que es una medida de cuán cerca está un estado cuántico de asegurar una 'privacidad perfecta.'

Para ilustrar el potencial de su protocolo, los investigadores proporcionaron un ejemplo de cómo podría aplicarse a una red de sensores cuánticos. En el ejemplo que esbozaron, la red de sensores cuánticos estimó específicamente el promedio de parámetros desconocidos y el equipo mostró cómo su protocolo podría mejorar la privacidad.

'El método presentado proporciona una forma sistemática de construir un protocolo con información extraíble ajustable de la red,' dijo Hasani. 'Esta capacidad de ajuste nos permite controlar la fuga de información y proteger nuestra información de adversarios malintencionados.'

Hasta ahora, el protocolo de privacidad recién propuesto solo se demostró teóricamente, aunque Hasani y sus colegas esperan implementarlo y probarlo pronto en un entorno experimental. En el futuro, sus esfuerzos podrían contribuir a la realización de una detección y comunicaciones cuánticas seguras.

'Nuestro próximo paso será implementar el protocolo experimentalmente,' agregó Hasani. 'Este proyecto en curso con nuestros colaboradores será crucial para el desarrollo de sensores cuánticos en la vida real.'

Más información: Majid Hassani et al, Privacidad en Redes de Sensores Cuánticos, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.030802. En arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2408.01711

Información del diario: Physical Review Letters , arXiv

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