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La seguridad informática en la red tanto en el acceso como en la transferencia  de datos e información,  depende críticamente del nivel de seguridad que proporcionan las claves.

Los métodos convencionales de criptografía de clave pública basan su seguridad en la hipótesis de que un atacante no dispone de potencia de cálculo ni conocimientos matemáticos suficientes para descifrar las claves de una manera indetectable por los usuarios. Pero estos métodos pierden seguridad a medida que se popularizan los ordenadores de alta capacidad de cálculo convencionales o  cuando aparezcan en el mercado la nueva generación de ordenadores cuánticos cuyo incremento de capacidad es de órdenes de magnitud.

La criptografía cuántica , basada en el uso de fotones codificados en fase o polarización como claves informáticas , se ha revelado como una nueva tecnología alternativa al uso de bits electrónicos, para el diseño de nuevas claves informáticas.

La innovación de la criptografía como nueva tecnología se basa en  la siguiente propiedad de los fotones cuantificados:

-          Cuando cualquier fotón de los que forman la clave es  simplemente  observado o  detectado por un  espía, independientemente del medio de detección u observación que haya utilizado, cambia irreversiblemente su estado por el hecho de haber sido observado/detectado, como consecuencia del colapso de su función de ondas. De esta forma cualquier observador pirata que intenta hacer “eavesdropping” durante la transmisión  de la clave secreta,  altera el proceso detectándose al intruso antes de que se trasmita la información privada, tal y como predice el principio de incertidumbre de Heisenberg. La alarma se produce por el simple hecho de observar.

El desarrollo de esta nueva tecnología criptográfica  depende críticamente de las  prestaciones del  aparato emisor de  fotones individuales, necesario para realizar los experimentos  y  del ruido introducido por los detectores de fotones individuales, que son uno de los mayores obstáculos actuales para seguir avanzando.

La mayor parte de los emisores/detectores de fotones tradicionales se han diseñado para trabajar con paquetes de fotones, no con fotones individuales, por  lo que  la emisión de fotones individuales no se produce en todas las ocasiones demandadas y  cuando se produce, los efectos negativos  del ruido sobre los  fotones individuales son mucho más perniciosos. 

La calidad del emisor de fotones se mide por el coeficiente µ que viene a medir el  % de veces que el emisor proporciona un solo fotón individual por número total de solicitudes realizadas. No se consideran validas las ocasiones en las que proporciona más de un fotón o ningún fotón.

El coeficiente no se expresa en % sino en tantos por uno. Así pues un emisor de fotones con µ=0.1 es un instrumento que produce pulsos que contienen un número promedio de 0.1 fotones, lo que  significa que menos del 10% de los pulsos contienen un fotón y que algunos contendrán más de uno. Un emisor con µ=0.5  hará lo mismo pero en  el 50% de las ocasiones y el número de pulsos con más de un fotón, que sigue una estadística de Poisson, se verá notablemente incrementado. Los pulsos con más de un fotón son altamente perniciosos para la seguridad del sistema, pudiendo llegar a erosionarla completamente. Para eliminar su efecto, se usan protocolos que, al trabajar necesariamente bajo la suposición del peor caso posible, eliminan gran parte de la clave. Esto hace que la calidad del emisor sea un parámetro fundamental en cualquier sistema de criptografía cuántica.

Con el objeto de disminuir el efecto de los pulsos multifotón,  se usan fuentes altamente atenuadas con µ=0.1, a pesar de que un valor de µ=1 sería lo ideal. Conseguir una fuente con µ=0.5 que evitase la emisión de pulsos de más de un fotón sería un  gran paso adelante en criptografía cuántica. Los efectos de utilizar o no un emisor de calidad, se muestran en la siguientes gráficas, donde se compara un emisor actual de alta calidad  (µ=0.1) con lo que sería una fuente de nueva generación con  µ=0.5 sin emisión de pulsos multifotón.

 - Eje  Y , la variable  Key Rate : nº de bits secretos transmitido por pulso en escala logarítmica . Esta es unidad  utilizada para calcular el número de bits secretos al multiplicar por el número de pulsos de la pulsación que suele expresar en potencias de 10: 10⁷,  10⁶ ,  10⁵ , 10⁴_{, et.}

 - Eje X: Distancias que se pueden cubrir en la trasmisión.

 La grafica muestra dos curvas una para un emisor con factor µ=0.1  y otra con factor  µ=0.5 .Se puede ver como de conseguir aumentar la calidad del emisor de fotones hasta µ=0.5  la distancia de transmisión aumentaría aproximadamente de 100 a 150 km.

Si además de mejorar el emisor hasta  µ=0.5  Se disminuye el ruido del detector de tal forma  que el número de conteos oscuros descienda de 10e-5 a 10e-6 , la distancia de transmisión aumentaría de 150  hasta 200 km.

Las mejoras señaladas resultan imprescindibles para la investigación de la criptografía cuántica aplicada tanto a áreas metropolitanas como a nodos interurbanos.