Descripción del proyecto
Las Comunicaciones Cuánticas (CC) son reconocidas como un sector particularmente estratégico dentro de las tecnologías cuánticas de segunda generación, que son aquellas que se basan en la capacidad de manipular sistemas cuánticos individualmente. Así lo atestiguan los diversos programas de CC en muchos países, desde Estados Unidos a China. En Europa, CC es la única área que dispone de dos programas marco (FPA) dentro del Quantum Flagship y, además, de un programa de infraestructura único a 10 años con el objetivo de crear una red cuántica paneuropea (EuroQCI). El Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas (PCCC) sigue las líneas maestras de estas iniciativas, contribuyendo a sus objetivos tanto científico-tecnológicos como de creación de talento y ecosistema industrial.
El esquema general del PCCC se representa en la figura anterior.
La línea principal (1) viene dada por desarrollos y despliegues que pueden aumentar su TRL en un plazo más corto y que atienden a los primeros objetivos definidos en los programas europeos: la creación de una red de comunicaciones de alta seguridad, resistente a cualquier ataque computacional, ya sea por medios clásicos o cuánticos. Esta línea es alimentada por desarrollos hardware para CC (2) primero para sistemas en fibra –considerando tanto tecnologías con una mayor facilidad de integración en red e industrialización (Variables Continuas) como aquellas más óptimas para largas distancias/tasas (Variables Discretas)– y luego para espacio libre, que incluye satélites, previendo el segmento espacial que será necesario en la EuroQCI para las comunicaciones a muy larga distancia en el corto/medio plazo, y comunicaciones con vehículo aéreo no tripulado (unmanned aerial vehicle, UAV). Asimismo, dentro de esta línea se desarrollará tecnología basada en entrelazamiento, incluyendo repetidores cuánticos para CC a largas distancias (>300 km) sobre fibras ópticas. La línea (3) se enfocará en sistemas y nuevos protocolos con ventajas en su seguridad, distancia y funcionalidad, así como estudios de seguridad de los sistemas experimentales y su integración en redes. Las CC, sin embargo, no sólo producen sistemas seguros, su objetivo final es la capacidad de crear correlaciones cuánticas entre dos puntos cualesquiera de la red. Esto puede ser usado para la distribución ultraprecisa de señales de tiempo, sensores cuánticos, computación cuántica distribuida, etc. Estas tecnologías de procesado cuántico, que tienen un TRL más bajo pero que hay que desarrollar para obtener todos los beneficios de una futura internet cuántica, con dispositivos clave como los repetidores cuánticos, son el objeto de las líneas (4) y (5). El hardware (HW) para posibilitar estas nuevas aplicaciones en (4) mientras que el software (SW) es el objetivo de (5). Es importante notar que cada línea puede requerir desarrollos en ciencia básica. Finalmente, tenemos las necesarias líneas transversales que se ocupan de la formación de los científicos e ingenieros que harán avanzar el campo, con un especial énfasis en la capacidad de emprendimiento (6) que, junto con la creación del ecosistema industrial y la difusión y explotación de los resultados (7), harán efectiva la traducción del conocimiento científico en beneficios para la sociedad.
En este programa, el CESGA participa en las siguientes líneas:
– Línea 1: EuroQCI – Hacia una infraestructura Europea de CC.
El CESGA junto con la Universidad de Vigo y la Universidad da Coruña, realizará el despliegue de una línea experimental de comunicaciones cuánticas para distribución de claves de cifrado (Quantum Key Distribution o QKD) que enlazará Santiago de Compostela con Vigo. Sobre esta líenas se harán diversos casos de uso.
EL CESGA también participará en la definición de la gobernanza de estas nuevos enlaces de comunicaciones a nivel nacional.
– Línea 5: Software para procesamiento cuántico
En esta linea de trabajo, el CESGA investigará sobre:
- Algoritmos cuánticos. Se desarrollarán nuevos algoritmos cuánticos, orientados fundamentalmente a resolver problemas de interés para los sectores estratégicos.
- Benchmarking de emuladores En este apartado se desarrollará una metodología y un conjunto de casos que, basados sobre núcleos de aplicaciones cuánticas, puedan servir para mejorar, y evaluar la evolución de la pila de software y hardware, y para comparar diversos entornos de computación.
- Computación cuántica distribuida. En colaboración con la Universidad de Santiago, se desarrollarán nuevos algoritmos y metodologías que permitan aprovechar las capacidades de computación cuántica distribuida.
– Línea 6: RRHH y formación para la innovación y emprendimiento
Se desarrollarán diversas acciones para mejorar la formación de los investigadores participantes en innovación, realización de patentes, creación de empresas, etc. Además, se buscarán las vías adecuadas para la captación y retención de talenteo y su proyección haciena la innovación.
– Línea 7: Ecosistema de innovación e industrial, difusión y explotación de resultados.
Esta línea está orientada a la coordinación y a la difusión de los resultados.
Este proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN) a través del Plan de Recuperación NextGenerationEU de la Unión Europea (PRTR-C17.I1), y por la Xunta de Galicia (Agencia Gallega de Innovación) a través de los “Planes Complementarios de I+D+I con las Comunidades Autónomas” en Quantum Communication. En concreto, la participación del CESGA en el PCCC está financiada a través de los convenios:
– CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE LA AGENCIA GALLEGA DE INNOVACIÓN, LA FUNDACIÓN PÚBLICA GALLEGA CENTRO TECNOLÓGICO DE SUPERCOMPUTACIÓN DE GALICIA, LA UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA, LA UNIVERSIDAD DE VIGO Y LA UNIVERSIDADE DA CORUÑA PARA LA REALIZACIÓN DEL PROGRAMA DE COMUNICACIÓN CUÁNTICA DENTRO DE LOS PLANES COMPLEMENTARIOS DE I+D+I DEL PLAN DE RECUPERACIÓN, TRANSFORMACIÓN Y RESILIENCIA – FINANCIADO POLA UNIÓN EUROPEA – NEXTGENERATIONEU.
– CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE LA AGENCIA GALLEGA DE INNOVACIÓN, LA FUNDACIÓN PÚBLICA GALLEGA CENTRO TECNOLÓGICO DE SUPERCOMPUTACIÓN DE GALICIA, LA UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA, LA UNIVERSIDAD DE VIGO Y LA UNIVERSIDADE DA CORUÑA PARA INSTRUMENTAR LA APORTACIÓN DE GALICIA AL DESARROLLO DEL PROGRAMA DE COMUNICACIÓN CUÁNTICA DENTRO DE LOS PLANES COMPLEMENTARIOS DE I+D+I DEL PLAN DE RECUPERACIÓN, TRANSFORMACIÓN Y RESILIENCIA.
