El equipo de trabajo propone nuevas técnicas de óptica adaptativa con inteligencia artificial para las comunicaciones láser satelitales y en espacio libre que prometen mayor ancho de banda y seguridad, estableciendo las comunicaciones del futuro.
QOMMTRUE, ATE250061 – Smart Adaptive Optics for Quantum and Classical Communications through the Atmosphere es una de las tres iniciativas seleccionadas a nivel país por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) de la categoría “Inteligencia artificial y computación cuántica”. El Concurso Anillos de Investigación Temáticos 2025 otorgó 660 millones de pesos para la ejecución del proyecto durante los próximos 3 años.
Se trata del segundo proyecto Anillo adjudicado por el Dr. Esteban Vera, profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica (EIE) PUCV y líder del Laboratorio de Optoelectrónica. La iniciativa da continuidad a la investigación llevada a cabo en SEETRUE, proyecto ANID ATE220022 que permitió grandes avances de infraestructura y la consolidación de un grupo interdisciplinario de académicos, integrado por el Dr. Vera de la EIE, el Dr. Darío Pérez del Instituto de Física PUCV (IFIS) y el Dr. Marcos Díaz del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile (DIE).
Durante SEETRUE se instaló una Estación Óptica Terrestre con un telescopio de 50 cm en el Campus Curauma de la PUCV, espacio que continuará creciendo ante la pronta llegada de un nuevo telescopio de 1 metro de apertura, gracias a la adjudicación del Fondequip Mayor 2024 EQY24003. Ambas estructuras conforman el Observatorio Espacial SPOXC, una plataforma que será fundamental para el desarrollo y validación del nuevo proyecto.
Debido al aumento acelerado de satélites en órbitas terrestres bajas, han surgido nuevas oportunidades para las comunicaciones satelitales cuánticas y de altísima velocidad mediante luz láser.
En este sentido y con el objetivo de mejorar las comunicaciones, QOMMTRUE aborda el diseño de innovadores sistemas de óptica adaptativa (AO) basados en inteligencia artificial (IA) para la corrección de las distorsiones de la luz provocadas cuando esta atraviesa la atmósfera. De esta forma, se propone el uso de nueva tecnología que facilita la operación óptima de las comunicaciones ópticas en espacio libre, seguras y de alta velocidad.
Junto con el surgimiento de la IA, la computación cuántica es uno de los desarrollos más significativos que marcarán nuestro presente y futuro tecnológico. Este campo emergente en Chile permite la resolución de problemas computacionales extremadamente complejos en tan solo segundos, expandiendo los límites de la informática.
Con los métodos usados en la actualidad, la seguridad de nuestra comunicación está en grave peligro debido a que las llaves de cifrado tradicionales –utilizadas para garantizar la protección de la información en la red– están próximas a quedar abruptamente obsoletas. Ante este escenario, se torna esencial el uso de llaves cuánticas que, además de ser más seguras, permiten la detección de interferencias en tiempo real.
“La computación cuántica va a permitir resolver problemas de tipo combinatorio de manera sorprendentemente rápida, por lo que la encriptación tradicional quedará obsoleta. Hoy existe una urgencia por generar tecnología que facilite la emisión y recepción de llaves de cifrado cuánticas para la transmisión de información de manera inviolable”, explica el Dr. Vera.
También agrega que actualmente la fibra óptica permite este intercambio de encriptación cuántica, sin embargo, la comunidad científica está dirigiendo sus esfuerzos para lograr la transmisión de datos de manera satelital.
El desarrollo de tecnologías de AO prepara y estabiliza el canal para la óptima transmisión de información a través de la atmósfera. Para la validación de ello, QOMMTRUE tiene como propósito establecer un enlace óptico fijo de 55 kilómetros entre la Estación Óptica Terrestre de la PUCV y diversos sistemas a instalarse en el Cerro El Roble.
Este link óptico funcionará como una plataforma abierta para que grupos de investigación nacionales e internacionales puedan probar tecnologías de comunicaciones láser en espacio libre, ya sean clásicas o cuánticas.
Al respecto, el profesor Esteban explica que el enlace reproducirá condiciones similares a las de futuros sistemas satelitales y permitirá evaluar las técnicas desarrolladas bajo escenarios reales, enfrentándose a turbulencias severas, a diferencia de las simulaciones habitualmente utilizadas en los laboratorios.
“Este proyecto valida la capacidad y calidad del equipo que hemos formado en la PUCV. Nos consolida como líderes nacionales en este ámbito y nos permite seguir formando estudiantes e investigadores del más alto nivel, además de fortalecer vínculos y establecer nuevas colaboraciones con universidades y agencias espaciales en todo el mundo”, asegura el Dr. Vera.
El desarrollo de estos sistemas permitirá crear estaciones ópticas terrestres más compactas , económicas y escalables, elementos clave para las futuras redes de comunicaciones satelitales y la transmisión segura de información cuántica.
Dentro de los colaboradores, el proyecto está respaldado por el Laboratorio de Astrofísica de Marsella, la agencia aeroespacial francesa ONERA y la Universidad de Tokyo, instituciones que aportarán en distintas etapas del diseño y validación de la tecnología.
Con QOMMTRUE, la PUCV se posiciona como un actor estratégico en el ecosistema de tecnologías cuánticas y ópticas, avanzando hacia soluciones que transformarán la forma en que nos comunicamos, tanto en el planeta Tierra como más allá de nuestra atmósfera, dando soporte a la exploración espacial.
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