Comunicacións Cuánticas (CC)

As Comunicacións Cuánticas (CC) son recoñecidas como un sector particularmente estratéxico dentro das tecnoloxías cuánticas de segunda xeración, que son aquelas que se basean na capacidade de manipular sistemas cuánticos individualmente. Así o testemuñan os diversos programas de CC en moitos países, desde Estados Unidos a China. En Europa, CC é a única área que dispón de dous programas marco (FPA) dentro do Quantum Flagship e, ademais, dun programa de infraestrutura único a 10 anos co obxectivo de crear unha rede cuántica paneuropea (EuroQCI). O Plan Complementario de Comunicacións Cuánticas (PCCC) segue as liñas mestras destas iniciativas, contribuíndo aos seus obxectivos tanto científico-tecnolóxicos como de creación de talento e ecosistema industrial.

O esquema xeral do PCCC represéntase na figura anterior.

A liña principal (1) vén dada por desenvolvementos e despregamentos que poden aumentar o seu TRL nun prazo máis curto e que atenden aos primeiros obxectivos definidos nos programas europeos: a creación dunha rede de comunicacións de alta seguridade, resistente a calquera ataque computacional, xa sexa por medios clásicos ou cuánticos. Esta liña é alimentada por desenvolvementos hardware para CC (2) primeiro para sistemas en fibra –considerando tanto tecnoloxías cunha maior facilidade de integración en rede e industrialización (Variables Continuas) como aquelas máis óptimas para longas distancias/taxas (Variables Discretas)– e logo para espazo libre, que inclúe satélites, prevendo o segmento espacial que será necesario na EuroQCI para as comunicacións a moi longa distancia no curto/medio prazo, e comunicacións con vehículo aéreo non tripulado (unmanned aerial vehicle, UAV). Así mesmo, dentro desta liña desenvolverase tecnoloxía baseada en entrelazamento, incluíndo repetidores cuánticos para CC a longas distancias (>300 km) sobre fibras ópticas. A liña (3) enfocarase en sistemas e novos protocolos con vantaxes na súa seguridade, distancia e funcionalidade, así como estudos de seguridade dos sistemas experimentais e a súa integración en redes. As CC, con todo, non só producen sistemas seguros, o seu obxectivo final é a capacidade de crear correlacións cuánticas entre dous puntos calquera da rede. Isto pode ser usado para a distribución ultraprecisa de sinais de tempo, sensores cuánticos, computación cuántica distribuída, etc. Estas tecnoloxías de procesado cuántico, que teñen un TRL máis baixo pero que hai que desenvolver para obter todos os beneficios dunha futura internet cuántica, con dispositivos clave como os repetidores cuánticos, son o obxecto das liñas (4) e (5). O hardware (HW) para posibilitar estas novas aplicacións en (4) mentres que o software (SW) é o obxectivo de (5). É importante notar que cada liña pode requirir desenvolvementos en ciencia básica. Finalmente, temos as necesarias liñas transversais que se ocupan da formación dos científicos e enxeñeiros que farán avanzar o campo, cunha especial énfase na capacidade de emprendemento (6) que,  xunto coa creación do ecosistema industrial e a difusión e explotación dos resultados (7),  farán efectiva a tradución do coñecemento científico en beneficios para a sociedade.

Neste programa, o CESGA participa nas seguintes liñas:

–  Líña 1: EuroQCI – Cara a unha infraestructura Europea de CC.

O CESGA xunto coa Universidade de Vigo e a Universidade dá Coruña, realizará o despregamento dunha liña experimental de comunicacións cuánticas para distribución de claves de cifrado (Quantum Key Distribution ou QKD) que enlazará Santiago de Compostela con Vigo. Sobre esta líenas faranse diversos casos de uso.

O CESGA tamén participará na definición da gobernanza destas novas ligazóns de comunicacións a nivel nacional.

–  Líña 5: Software para procesamento cuántico

Nesta liña de traballo, o CESGA investigará sobre:

• Algoritmos cuánticos. Desenvolveranse novos algoritmos cuánticos, orientados fundamentalmente a resolver problemas de interese para os sectores estratéxicos.
• Benchmarking de emuladores  Neste apartado desenvolverase unha metodoloxía e un conxunto de casos que, baseados sobre núcleos de aplicacións cuánticas, poidan servir para mellorar, e avaliar a evolución da pila de software e hardware, e para comparar diversas contornas de computación.
• Computación cuántica distribuída. En colaboración coa Universidade de Santiago, desenvolveranse novos algoritmos e metodoloxías que permitan aproveitar as capacidades de computación cuántica distribuída.

–  Líña 6: RRHH e formación para a innovación e emprendemento

Desenvolveranse diversas accións para mellorar a formación dos investigadores participantes en innovación, realización de patentes, creación de empresas, etc. Ademais, buscaranse as vías adecuadas para a captación e retención de talento e a súa proxección cara a innovación.

–  Líña 7: Ecosistema de innovación e industrial, difusión e explotación de resultados.

Esta liña está orientada á coordinación e á difusión dos resultados.

Este proxecto está financiado  polo Ministerio de Ciencia e Innovación (MICIN) a través do Plan de Recuperación NextGenerationEU da Unión Europea (PRTR-C17.I1), e pola Xunta de Galicia (Axencia Galega de Innovación) a través dos “Plans Complementarios de I+D+i coas Comunidades Autónomas” en Quantum Communication. En concreto, a participación do CESGA no PCCC está financiada a través dos convenios:

–   CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE A AXENCIA GALEGA DE INNOVACIÓN, A FUNDACIÓN PÚBLICA GALEGA CENTRO TECNOLÓXICO DE SUPERCOMPUTACIÓN DE GALICIA, A UNIVERSIDADE DE SANTIAGO DE COMPOSTELA, A UNIVERSIDADE DE VIGO E A UNIVERSIDADE DA CORUÑA PARA A REALIZACIÓN DO PROGRAMA DE COMUNICACIÓN CUÁNTICA DENTRO DOS PLANS COMPLEMENTARIOS DE I+D+i DO PLAN DE RECUPERACIÓN, TRANSFORMACIÓN E RESILIENCIA – FINANCIADO POLA UNIÓN EUROPEA – NEXTGENERATIONEU.

–  CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE A AXENCIA GALEGA DE INNOVACIÓN, A FUNDACIÓN PÚBLICA GALEGA CENTRO TECNOLÓXICO DE SUPERCOMPUTACIÓN DE GALICIA, A UNIVERSIDADE DE SANTIAGO DE COMPOSTELA, A UNIVERSIDADE DE VIGO E A UNIVERSIDADE DA CORUÑA PARA INSTRUMENTAR A ACHEGA DE GALICIA Ao DESENVOLVEMENTO DO PROGRAMA DE COMUNICACIÓN CUÁNTICA DENTRO DOS PLANS COMPLEMENTARIOS DE I+D+i DO PLAN DE RECUPERACIÓN, TRANSFORMACIÓN E RESILIENCIA.