Tecnologías cuánticas y New Space: hacia sistemas espaciales más seguros, precisos y autónomos
Si la primera revolución cuántica nos dio inventos como el láser o el transistor, la segunda, en la que estamos inmersos, nos permite manipular partículas individuales como átomos o fotones para realizar tareas que antes considerábamos imposibles. En Gradiant, vemos las tecnologías cuánticas como un ámbito estratégico y operativo que transformará la seguridad, la defensa y el sector aeroespacial. Por ello, estaremos compartiendo nuestra visión y últimos avances en New Space España, el evento que reunirá al ecosistema innovador del sector aeroespacial en Vigo los días 24 y 25 de septiembre.
¿Cómo revolucionarán las tecnologías cuánticas el sector aeroespacial?
Las comunicaciones cuánticas seguras, el sensado de precisión y la computación cuántica avanzada son los tres pilares estratégicos sobre los que trabaja Gradiant para superar los límites de las tecnologías convencionales en términos de rendimiento, resiliencia y autonomía.
Comunicaciones Seguras: protección de la información ante la amenaza de la computación cuántica postcuántica de la información
La capacidad disruptiva de la computación cuántica a gran escala supone un gran reto para la confidencialidad y seguridad de las comunicaciones. Por eso, una de las líneas en las que trabajamos es el desarrollo de tecnologías capaces de reforzar la seguridad frente a las amenazas de ciberseguridad actuales y futuras.
En este ámbito desarrollamos protocolos QKD (Distribución Cuántica de Claves). Integramos nuestra experiencia en la teoría de la información cuántica con instrumentación avanzada y sistemas de detección de vanguardia para implementar protocolos QKD. Estos protocolos permiten un intercambio de claves de cifrado cuya seguridad no reside en la complejidad matemática (como la criptografía clásica), sino en las leyes inmutables de la física cuántica. También investigamos nuevos paradigmas de red multiusuario distribuidas para intercambio de claves que superen las limitaciones operativas ante potenciales ataques de denegación de servicio, con el objetivo de llevar las comunicaciones cuánticamente seguras a un amplio escenario de aplicabilidad.
El trabajo del equipo de Tecnologías Cuánticas de Gradiant abarca, además, el desarrollo de los componentes y sistemas necesarios para llevar estas comunicaciones a escenarios reales: desde emisores, detectores y circuitos fotónicos integrados hasta arquitecturas que permitan conectar a varios usuarios a integrarse progresivamente con las redes de telecomunicaciones existentes.
Otro de los retos es ampliar la distancia a la que pueden funcionar estas comunicaciones y mejorar la frecuencia de emisión de nuevas claves. Para ello, investigamos tecnologías como los repetidores cuánticos, concebidos para almacenar y distribuir información cuántica entre distintos puntos de una red, y las memorias cuánticas, capaces de sincronizar la emisión de clave en distintas ramas de una red multiusuario. Se tratan de uno de los elementos necesarios para avanzar hacia futuras redes de comunicaciones cuánticas de mayor alcance.
Sensado de ultra-precisión: metrología más allá de los límites clásicos para navegar y entender el entorno
Otra de las áreas con mayor potencial de innovación en el sector aeroespacial es el sensado cuántico, que aprovecha las propiedades de la materia y la luz para realizar mediciones con niveles de sensibilidad y precisión difíciles de alcanzar con tecnologías convencionales.
En Gradiant trabajamos con distintas Plataformas de Sensado Avanzado, entre ellas, sensores atómicos de Rydberg y centros NV en diamante. Estas tecnologías pueden utilizarse para medir con precisión campos magnéticos, temperatura o señales electromagnéticas, otorgándonos nuevas posibilidades en ámbitos como la navegación, la observación terrestre y la monitorización del entorno.
En este sentido, el avance en sistemas de PNT (Posicionamiento, Navegación y Sincronización) resilientes, que permiten la navegación autónoma en entornos donde el GPS no está disponible o está comprometido, es fundamental en entornos críticos.
También investigamos nuevas formas de conocer qué ocurre en el espectro radioeléctrico. Las antenas RF cuánticas o la radiometría cuántica permiten detectar anomalías y localizar señales con gran precisión. En aplicaciones espaciales y de seguridad, disponer de una información más precisa sobre el entorno mejora la capacidad de respuesta y la toma de decisiones.
Computación cuántica avanzada y metodologías híbridas
En sectores como defensa, seguridad o New Space, es clave abordar problemas como la planificación de misiones, la asignación eficiente de recursos o la optimización de redes de telecomunicaciones. Bien, aquí es donde entra en juego la capacidad disruptiva de la computación cuántica.
En Gradiant avanzamos en nuevas perspectivas para resolver problemas complejos de optimización y gestión de recursos en escenarios reales. Una de estas líneas se centra en las metodologías de computación híbrida clásico-cuántica, que permiten combinar las capacidades de la computación cuántica con la madurez y fiabilidad de los sistemas clásicos. Esta integración abre nuevas posibilidades para afrontar problemas marcados por un alto grado de incertidumbre, escala y exigencia computacional, como la planificación de misiones, la asignación eficiente de recursos o la optimización de redes de telecomunicaciones.
Asimismo, aplicamos nuestras capacidades en electrónica de precisión, radiofrecuencia (RF) y diseño de FPGA para crear sistemas de control de cúbits más precisos y escalables, factores determinantes para aumentar la potencia operativa de los procesadores cuánticos actuales.
Por otra parte, investigamos algoritmos de aprendizaje automático cuántico (Quantum Machine Learning (QML) destinados a acelerar la toma de decisiones inteligente y la gestión de recursos en sistemas críticos de misión, trasladando el potencial de la investigación básica a aplicaciones industriales y de seguridad.
Preparados para la era cuántica
Nuestra participación en redes de excelencia, proyectos estratégicos y foros europeos subraya el compromiso de Gradiant con la soberanía tecnológica. Avanzar en tecnologías cuánticas implica desarrollar capacidades propias que permitan a Europa reducir dependencias, proteger infraestructuras críticas y trasladar este conocimiento al tejido industrial.
Esta necesidad cobra especial relevancia en el ámbito New Space, ya que el desarrollo de capacidades propias en tecnologías cuánticas será clave para avanzar hacia sistemas espaciales más autónomos, seguros y resilientes. Comunicaciones protegidas, nuevas formas de navegación y sensado o herramientas para optimizar misiones y recursos son algunos de los ámbitos en los que estas tecnologías pueden aportar nuevas capacidades.
La soberanía cuántica es, por tanto, una cuestión científica, pero también económica, industrial y geopolítica. Contar con conocimiento, talento, infraestructuras y tecnología propios será determinante para que Europa pueda incorporar progresivamente estas capacidades a sus sistemas espaciales sin depender exclusivamente de tecnologías desarrolladas fuera de su entorno.
En Gradiant trabajamos precisamente en ese recorrido que conecta investigación y aplicación: diseñamos y validamos tecnologías, colaboramos con otros agentes del ecosistema y reducimos la distancia entre los avances científicos y su incorporación a futuras soluciones industriales y espaciales.