Dos grans projectes europeus de recerca quàntica es coordinaran des de Catalunya

Desenvolupar sistemes flexibles i de baix cost que es puguin integrar a les xarxes de telecomunicacions és l'objectiu del projecte CiViQ, un dels vint seleccionats per la Unió Europea per impulsar la recerca i les aplicacions en quàntica. El projecte serà coordinat per l'ICFO (Institut de Ciències Fotòniques), centre punter en la recerca sobre els fotons -partícules de llum- i les seves propietats i aplicacions.

El CiViQ (Continuous Variable Quantum Communications) és un dels projectes més importants seleccionats d'entre els 140 presentats al Quantum Flagship, una iniciativa de recerca de la Unió Europea. L'objectiu és consolidar i expandir el lideratge europeu en tecnologies quàntiques i transferir aquestes investigacions al mercat. Aquestes tecnologies es basen en els fenòmens quàntics, els que tenen lloc a escala atòmica i que són ben diferents dels que veiem a la nostra escala.

En el cas de la seguretat informàtica, l'amenaça prové dels ordinadors quàntics. Per la seva gran capacitat i velocitat de càlcul, seran capaços de descobrir qualsevol codi dels que es fan servir amb els sistemes actuals. Això podria posar en mans de tercers informació sensible, com ara mèdica, personal o financera, que es troba a la xarxa.

L'amenaça prové de la quàntica, però la solució arribarà del mateix lloc. Es tracta d'avançar en un protocol de seguretat anomenat Quantum Key Distribution (QKD), creat als anys 80 i que, tot i l'avanç que ha viscut, encara no s'ha desenvolupat prou en l'àmbit de la ciberseguretat. Sobretot es tracta de trobar productes que arribin a l'usuari, com explica Valerio Pruneri, investigador ICREA a l'ICFO i coordinador del projecte CiViQ:

"En els pròxims tres anys, CiViQ desenvoluparà tecnologia per aconseguir que  compleixi amb els requisits de seguretat. Busquem un enfocament més orientat a l'usuari final i una integració flexible, requisits perquè el projecte tingui èxit en els mercats de la criptografia i la ciberseguretat."

El projecte reuneix un consorci de 21 entitats, que cobreixen tota la cadena de producció de QKD, des de grups de recerca a clients finals, passant per fabricants de components, proveïdors i operadors. Hi participen un total de cinc instituts de recerca, sis universitats, dues empreses petites i mitjanes i vuit grans empreses.

Materials bidimensionals

Però l'ICFO coordinarà un altre projecte: el 2D·SIPC. En aquest cas, es busquen materials en dues dimensions per desenvolupar components quàntics.

Un dels materials que ha pres protagonisme els últims anys és el grafè, que consisteix en una làmina de grafit d'un sol àtom de gruix. Aquest i altres materials de dues dimensions tenen propietats molt diverses.

Una de les aplicacions que s'han descobert és que, apilant els materials en capes, en una configuració tipus sandvitx, els dispositius ofereixen una gamma molt àmplia de propietats òptiques. Però, a més, aquests materials són molt adequats per a miniaturització de circuits electrònics que superin els límits físics de les tecnologies actuals.

També tindran el seu lloc en circuits fotònics quàntics, en els quals es produeix emissió i detecció de fotons individuals. Aquests materials 2D permeten superar les incompatibilitats que es presenten ara, i així es podran integrar en les plataformes ja existents. Així ho valora Dmitri Efetov, investigador de l'ICFO i coordinador del projecte 2D·SIPC:

"Els recents avenços en la creació d'emissors i detectors de fotons individuals, combinats amb la seva facilitat d'integració en xips fotònics, obren possibilitats completament noves i disruptives per a la construcció de xarxes quàntiques escalables, clau per desenvolupar l'internet quàntic."

El Quantum Flagship és una de les iniciatives de recerca més ambicioses de la Unió Europea. Té un pressupost de mil milions d'euros i una durada de deu anys, i implicarà més de cinc mil investigadors d'universitats, centres de recerca i empreses.