- El internet cuántico conecta dispositivos cuánticos mediante qubits y entrelazamiento, ofreciendo capacidades imposibles en redes clásicas.
- Sus pilares son la superposición, el entrelazamiento y la no clonación, que permiten comunicaciones detectables ante cualquier intento de espionaje.
- La combinación de QKD, criptografía post‑cuántica y redes quantum safe prepara banca, sanidad e infraestructuras críticas frente a ataques cuánticos.
- Los avances experimentales en chips fotónicos, memorias en diamante y redes urbanas de fibra acercan el despliegue real de redes cuánticas globales.
Hoy vivimos pegados a la red, pero rara vez nos paramos a pensar qué viene después del Internet que usamos a diario. Mientras mandamos mensajes, hacemos videollamadas o movemos dinero desde el móvil, un nuevo tipo de red se está gestando en laboratorios y pruebas reales: el internet cuántico, una infraestructura pensada para conectar dispositivos cuánticos y blindar la información con las leyes de la física, no solo con matemáticas.
Este nuevo paradigma no pretende sustituir mañana al Internet convencional que conocemos, pero sí promete cambiar por completo cómo protegemos datos críticos, distribuimos computación y medimos el mundo con una precisión brutal. Desde redes bancarias imposibles de espiar hasta sensores distribuidos para astronomía, pasando por hospitales ultraseguros, el abanico de posibilidades es tan grande como complejo todo lo que hay detrás.
Qué es exactamente el internet cuántico
Cuando hablamos de internet cuántico nos referimos a una red en la que los elementos que se intercambian no son simples bits clásicos, sino qubits entrelazados que viajan a través de canales cuánticos. En lugar de limitarse a representar 0 o 1, estos qubits se apoyan en fenómenos como la superposición y el entrelazamiento para codificar y compartir información de una forma que no tiene equivalente en la tecnología actual.
En la práctica, el internet cuántico será una red paralela que convivirá con la infraestructura tradicional. El usuario de a pie seguirá revisando su correo, redes sociales y mensajería sobre la Internet clásica basada en protocolos y cifrados convencionales, mientras que las redes cuánticas quedarán, al menos al principio, reservadas para gobiernos, bancos, grandes empresas tecnológicas, sanidad o defensa, donde la seguridad absoluta y la computación avanzada marcan la diferencia.
La clave está en que un canal cuántico no transporta datos como los entendemos hoy (un e‑mail, una foto o un mensaje de WhatsApp), sino estados cuánticos delicadísimos que codifican información en fotones u otras partículas como chips cuánticos que intercambien datos. Esos estados no pueden copiarse sin dejar rastro, lo que abre la puerta a comunicaciones en las que cualquier intento de espionaje sea detectable de inmediato.
Todo esto suena futurista, pero ya se está demostrando en la práctica. Laboratorios en Estados Unidos, China, Países Bajos y Europa están conectando nodos cuánticos mediante fibras ópticas reales en ciudades, probando protocolos de entrelazamiento y distribución de claves seguras que sientan las bases de una red cuántica global que podría desplegarse sobre la fibra existente.
De la computación clásica a la cuántica: por qué hace falta otro internet
Para entender por qué necesitamos un internet cuántico hay que mirar primero cómo funciona la computación clásica basada en bits y álgebra booleana. Los ordenadores actuales procesan información representándola como 0 o 1, y cada transistor solo puede estar en uno de esos estados en un momento dado. Podemos hacerlos cada vez más pequeños y rápidos, pero nos estamos acercando a límites físicos donde la física clásica deja de describir bien lo que ocurre.
En cambio, en un ordenador cuántico se usan partículas elementales como electrones o fotones para representar los qubits. Gracias a la superposición, un qubit puede estar en una combinación de 0 y 1 al mismo tiempo, y con el entrelazamiento entre varios qubits se disparan de forma exponencial las configuraciones posibles. Así, un registro de solo 2 qubits puede codificar simultáneamente las cuatro combinaciones clásicas (00, 01, 10, 11), y al añadir qubits la capacidad crece de manera brutal.
De ahí surge el concepto de internet cuántico: una red pensada para distribuir entrelazamiento y estados cuánticos entre múltiples nodos, permitiendo computación cuántica distribuida, comunicaciones imposibles de clonar y sincronización ultra precisa. No se trata solo de acelerar las conexiones, sino de habilitar capacidades que hoy, literalmente, no existen.
Fenómenos clave: superposición, entrelazamiento y no clonación
La base de todo este tinglado es la superposición cuántica. Un qubit, que puede representarse como el giro (spin) de un electrón o la polarización de un fotón, no está obligado a elegir entre 0 o 1 hasta que lo medimos. Puede permanecer en una combinación de ambos valores mientras no interactúe con el entorno, lo que permite realizar operaciones en paralelo sobre muchas posibilidades a la vez.
El segundo pilar es el entrelazamiento. Cuando dos partículas han interactuado, pueden quedar unidas de tal manera que el estado de una esté correlacionado con el de la otra, aunque las separe una gran distancia. Si medimos una, el resultado determina inmediatamente el estado de la otra, un fenómeno que permite protocolos como la teletransportación cuántica y la distribución de claves en redes extensas.
Un recurso crítico que hereda el internet cuántico de la teoría cuántica es el teorema de no clonación: no es posible hacer una copia perfecta de un estado cuántico desconocido. Esto, que puede parecer una faena para el diseño de redes, es en realidad una bendición para la seguridad, porque implica que cualquier intento de intercepción o copia forzará una perturbación detectable del estado original.
El gran enemigo de todo lo anterior es la decoherencia, es decir, la pérdida de propiedades cuánticas cuando el sistema interactúa con el entorno. Las redes cuánticas deben minimizarla mediante memorias cuánticas estables, corrección de errores y protocolos de purificación del entrelazamiento, o de lo contrario los qubits acabarán convirtiéndose en ruido antes de llegar a su destino.
Arquitectura de las redes cuánticas y tipos de despliegue
Una red cuántica no se organiza exactamente igual que la Internet clásica, aunque comparten ciertos conceptos: hay nodos finales, enlaces y elementos intermedios que recuerdan a los routers. En el mundo cuántico, esos elementos intermedios son los repetidores cuánticos, encargados de extender el alcance del entrelazamiento a grandes distancias.
En la literatura se distinguen tres grandes generaciones de repetidores. La primera, la más cercana a las implementaciones actuales, se apoya en la creación y purificación del entrelazamiento de forma anunciada; la segunda introduce corrección de errores cuánticos para manejar fallos operativos; y la tercera se basa casi por completo en códigos de corrección de errores, permitiendo redes mucho más largas y robustas, aunque aún está lejos de ser comercial.
Según su alcance y objetivo, se suelen contemplar tres tipos de redes cuánticas: redes modulares que conectan procesadores cuánticos dentro de una misma máquina o centro de datos, redes terrestres basadas en la fibra óptica ya instalada en ciudades y tramos interurbanos, y redes de satélites cuánticos pensadas para cubrir distancias continentales y globales.
En estas arquitecturas, además de los repetidores, juegan un papel clave las memorias cuánticas, donde se almacenan temporalmente los qubits mientras se coordinan las operaciones de red. Hoy se exploran varias plataformas físicas: centros de color en diamantes, cristales dopados con rubidio, átomos de nitrógeno o sistemas de estado sólido integrados en chips fotónicos.
Un reto añadido es integrar esta capa cuántica con la Internet normal. Los nodos necesitan usar canales clásicos para coordinar operaciones, intercambiar señales de control y, por ejemplo, enviar la información clásica necesaria para completar una teletransportación cuántica. El resultado será un ecosistema híbrido donde conviven pilas de protocolos clásicos y cuánticos.
Protocolos, pilas de red y complejidad del enrutamiento
Diseñar la “pila de protocolos” del internet cuántico no es solo copiar lo que ya tenemos en TCP/IP y pegarle la etiqueta cuántica. Investigadores como Meter, Wehner o Dür han propuesto distintas arquitecturas en capas que se centran en funciones como la generación y gestión del entrelazamiento, la corrección de errores y la conexión de aplicaciones cuánticas de alto nivel.
Algunas pilas se organizan alrededor del entrelazamiento bipartito (dos nodos) con capas físicas, de control de enlace y de propagación de estados; otras adoptan un enfoque más parecido a las redes clásicas, con capas física, de enlace, de red, de transporte y de aplicación; y hay propuestas que se orientan sobre todo al entrelazamiento multipartito, ideal para redes de muchos nodos cooperando.
Funciones aparentemente sencillas como el enrutamiento o la programación de recursos se vuelven un auténtico rompecabezas. Distribuir entrelazamiento extremo a extremo a través de rutas con memorias cuánticas finitas, operaciones probabilísticas y decoherencia lleva a problemas de optimización que son NP‑difíciles, incluso para simulaciones. Se investiga tanto en estrategias reactivas, que generan entrelazamiento bajo demanda, como en esquemas proactivos, que lo distribuyen por anticipado según patrones de uso esperados.
Para evaluar el rendimiento de estas redes aún embrionarias, se utilizan marcos de simulación específicos como NetSquid, SeQUeNCe o QuantumMininet, capaces de modelar procesos cuánticos, tiempos de espera en memorias y errores de operación. Los bancos de pruebas reales siguen siendo modestos en tamaño, con experimentos centrados sobre todo en distribución de claves cuánticas y enlaces de entrelazamiento en distancias de decenas o, en algunos casos, cientos de kilómetros.
Criptografía cuántica y comunicaciones imposibles de espiar
Si hay un campo donde el internet cuántico brilla especialmente es en la seguridad. La criptografía cuántica aprovecha las propiedades de los fotones y el principio de incertidumbre de Heisenberg para crear sistemas de cifrado que son, en teoría, inexpugnables si se implementan correctamente. La idea central es simple: no se puede medir el estado cuántico de un fotón sin modificarlo.
En un esquema típico de distribución cuántica de claves (QKD), la clave secreta se codifica en la polarización de fotones individuales. Cada orientación puede representar un 0 o un 1 en binario, y mediante secuencias de estos fotones se construyen cadenas de bits que actuarán como clave para un cifrado simétrico clásico. Cualquier intento de interceptar los fotones introduce errores detectables en la secuencia compartida, lo que alerta a las partes legítimas.
Este enfoque contrasta con el cifrado clásico actual, que se basa en problemas matemáticos difíciles de resolver, como la factorización de números grandes. Con ordenadores cuánticos lo bastante potentes y algoritmos adecuados, estas defensas pueden venirse abajo, tal y como anticipan numerosos estudios de riesgo cuántico que alertan de que en menos de una década podrían romperse muchos de los esquemas usados hoy.
De hecho, existe ya una amenaza activa conocida como “almacena ahora, descifra después” (SNDL). Consiste en capturar y guardar hoy comunicaciones cifradas para intentar descifrarlas en el futuro con ordenadores cuánticos más potentes. Todo lo que siga siendo sensible dentro de 10 o 15 años —historiales médicos, secretos industriales, claves que no se renuevan, documentación legal— está potencialmente en el punto de mira.
Las redes cuánticas permiten complementar la QKD con criptografía post‑cuántica (algoritmos clásicos diseñados para resistir ataques cuánticos), dando lugar a infraestructuras “quantum safe” que protegen tanto las comunicaciones en tiempo real como los datos almacenados. Operadores como Telefónica ya están desplegando redes híbridas donde se combinan QKD, TLS post‑cuántico y fibra existente para asegurar hospitales, bancos o sistemas críticos.
Quantum safe: cómo se prepara la ciberseguridad para la era cuántica
En el ámbito industrial y de telecomunicaciones ya se habla de redes “quantum safe”: infraestructuras preparadas para aguantar un mundo en el que existan ordenadores cuánticos capaces de romper los cifrados usados hoy. Estas soluciones combinan QKD, algoritmos post‑cuánticos estandarizados y gestión avanzada de claves, y se están probando en entornos reales desde hace años.
Entre 2010 y 2014 se vivió una fase de exploración inicial, con ensayos en laboratorios como el Technology Lab de Telefónica en Madrid. A partir de 2015 surgieron las primeras redes piloto híbridas, y grandes operadores empezaron a participar en proyectos europeos como OPENQKD o Quantum Flagship para probar despliegues metropolitano‑regionales. De 2021 a 2023 se dieron ya casos de uso reales en sectores como la banca, la energía o la sanidad.
En la etapa actual (2024-2025), la tendencia es integrar la protección quantum safe directamente sobre la fibra desplegada, conectando hospitales, centros de datos y sedes corporativas con cifrado extremo a extremo resistente a ataques cuánticos. Para el periodo 2026-2030 se prevé un escalado progresivo hacia la adopción masiva de estándares Q‑Safe en comunicaciones, servicios cloud y ciberseguridad.
Los casos prácticos abarcan desde la protección de transferencias bancarias, videollamadas críticas entre sedes o autenticación entre instituciones financieras, hasta el cifrado de datos médicos sensibles o la seguridad de redes eléctricas inteligentes. Se trabaja ya con firmas y certificados quantum safe integrados en eSIM y dispositivos IoT, reforzando la protección de sensores, contadores inteligentes y sistemas de control industrial.
Incluso en entornos tácticos y militares, las redes quantum safe se ven como un componente clave para mandar y controlar unidades, compartir información clasificada entre agencias y operar sobre redes privadas 5G con baja latencia y cifrado robusto frente a amenazas futuras. El internet cuántico será, por tanto, una pieza central del puzzle de defensa y soberanía digital.
Avances experimentales: de la teoría al asfalto de las ciudades
Hasta hace poco, la mayoría de propuestas de internet cuántico eran esquemas teóricos o montajes de laboratorio muy delicados. Eso está cambiando. En abril de 2025, un trabajo publicado en Optica Quantum por equipos del Rochester Institute of Technology, la Universidad de Rochester y otras instituciones presentó una plataforma híbrida basada en cristales no lineales y circuitos fotónicos integrados capaz de generar y gestionar pares de fotones entrelazados en condiciones realistas.
El sistema utiliza un cristal PPKTP (titanyl fosfato de potasio periódicamente polarizado) que, bombeado con la luz adecuada, produce pares de fotones entrelazados con longitudes de onda distintas: uno en el rango visible (656 nm) y otro en la banda de telecomunicaciones (1536 nm), compatible con la fibra óptica estándar. Al detectar el fotón visible, se confirma la presencia de su pareja en telecom, lo que habilita esquemas de fotones “heraldados” que mejoran mucho la fiabilidad de la comunicación.
La auténtica novedad es que la manipulación y detección de estos fotones se realiza dentro de un chip fotónico integrado, compacto y estable, sin necesidad de óptica a espacio libre ni detectores superconductores enormes y carísimos. El propio silicio del chip actúa como filtro de ruido, suprimiendo la luz de bombeo y mejorando la relación señal/ruido, lo que simplifica enormemente el sistema.
Los resultados medidos, no solo simulados, son relevantes: tasas de generación de pares de fotones de hasta 67 millones por segundo, con eficiencias cercanas a los límites teóricos esperados. Aun así, el sistema sufre pérdidas de acoplamiento en la transición del cristal al chip y cierta fluorescencia no deseada, cuestiones que los autores planean mejorar con diseños optimizados de guías de onda y materiales de menor ruido.
Un aspecto especialmente prometedor es la sustitución de detectores criogénicos por diodos SPAD de avalancha que funcionan a temperatura ambiente. Esto significa que estos nodos podrían desplegarse en entornos convencionales fuera del laboratorio, como centrales de telecomunicaciones o centros de datos, acercando el internet cuántico a una realidad operativa.
En una de las pruebas más llamativas, el dispositivo se conectó a la red de fibra real RoQNET (Rochester Quantum Network), un lazo de 38 kilómetros entre el RIT y la Universidad de Rochester. Pese a pérdidas superiores a 23 dB, se pudo detectar coincidencias de fotones entrelazados, demostrando que la tecnología es compatible con las infraestructuras de fibra actuales y escalable a distancias urbanas.
Redes cuánticas en ciudades: memorias de diamante, rubidio y nitrógeno
En paralelo a estos avances fotónicos integrados, otros equipos han logrado enviar y preservar qubits sobre redes de fibra ya desplegadas en ciudades como Boston o urbes chinas y neerlandesas. El objetivo es comprobar cómo se comporta el entrelazamiento en entornos urbanos con vibraciones, cambios de temperatura y ruido real.
En Estados Unidos, investigadores de Harvard han utilizado átomos de silicio incrustados en cristales de diamante como memoria cuántica. Aprovechando la red de fibra de la ciudad, consiguieron que la información cuántica completara un bucle de unos 35 kilómetros, demostrando que estos defectos en el diamante pueden almacenar qubits el tiempo suficiente para operaciones de red.
En China, un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología optó por cristales dopados con rubidio, un metal alcalino muy usado en experimentos cuánticos. Gracias a la vida útil relativamente larga de estas memorias y a un servidor principal bien diseñado, consiguieron que los qubits viajasen unos 12,5 kilómetros dentro de la ciudad, manteniendo correlaciones cuánticas utilizables para distribución de claves o teletransportación.
En Países Bajos, investigadores emplearon átomos de nitrógeno en diamante como memorias y conectaron dos ordenadores cuánticos separados 10 kilómetros, usando una red de 25 kilómetros de fibra con un servidor central. Cada uno de estos enfoques pesa los pros y contras de diferentes plataformas físicas, pero todos apuntan a la viabilidad de redes cuánticas metropolitanas soportadas sobre la infraestructura de fibra existente.
Aunque estos montajes están todavía en fase experimental y quedan años para un uso comercial amplio, la comunidad coincide en que son pasos gigantes. Algunos líderes de proyecto estiman que hacia el final de esta década podrían alcanzarse enlaces de entrelazamiento de ~1.000 kilómetros usando alrededor de diez nodos intermedios bien diseñados, acercando la idea de una red cuántica continental que complemente los satélites cuánticos.
Aplicaciones: seguridad extrema, computación distribuida y sensores cuánticos
El potencial del internet cuántico va bastante más allá de la distribución de claves. Una de las grandes categorías de aplicaciones es la de seguridad enriquecida: distribución de claves cuánticas para cifrado incondicionalmente seguro, computación cuántica ciega donde delegas cálculo sin revelar tus datos, y firmas digitales cuánticas que permiten autenticar sin posibilidad de falsificación sin ser detectada.
Otra línea potente es la computación mejorada, donde varios ordenadores cuánticos se encadenan para afrontar tareas que superarían la capacidad de un único dispositivo. Esto incluye esquemas de computación cuántica distribuida y aprendizaje automático federado cuántico, que permitiría entrenar modelos colaborativamente manteniendo la privacidad de los datos locales.
También hay un abanico de aplicaciones especializadas en metrología y ciencia fundamental. Redes de detección cuántica pueden coordinar sensores ultraprecisos para astronomía, geofísica o búsqueda de materiales, mientras que la sincronización de relojes cuánticos distribuidos permite mejorar la precisión de sistemas de navegación, mercados financieros y redes eléctricas. Aquí, las correlaciones cuánticas sirven para ganar sensibilidad frente a cualquier límite clásico.
En la esfera empresarial, sectores como la banca o la sanidad ya exploran casos de uso concretos. Entidades financieras prueban QKD y algoritmos post‑cuánticos para proteger transferencias, comunicaciones entre sedes y autenticaciones entre instituciones. Hospitales conectan quirófanos y sistemas de monitorización remota de pacientes con cifrados resistentes a ataques cuánticos, minimizando el riesgo de exposición de datos sensibles.
Por último, las ciudades inteligentes y las infraestructuras críticas —energía, transporte, agua— podrían apoyarse en redes quantum safe para blindar la enorme cantidad de datos que generan sus sensores y sistemas de control. Certificados y firmas cuántico‑resistentes en dispositivos y redes 5G privadas permitirán evitar manipulaciones remotas, intercepciones o sabotajes a gran escala en un contexto en el que la dependencia digital no deja de crecer.
Todo este ecosistema de tecnologías y casos de uso muestra que el internet cuántico no es solo una curiosidad académica, sino una pieza que se está ensamblando poco a poco encima de la infraestructura que ya usamos cada día, con el objetivo de ofrecer comunicaciones, computación y medición respaldadas por las leyes más profundas de la física en lugar de confiar exclusivamente en la dificultad matemática de unos cuantos problemas.
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