Quantum Cryptography: an Overview from Physics Foundations to Engineering Development

Abstract

Quantum cryptography is a relatively new field (which began to be developed in 1984), which seems to be taking its last steps to become commercially available, thus becoming the first directly quantum technology to do so. The motivation behind it is not small, since it will allow coding a message in an absolutely secure and illegible way, due to the laws of quantum mechanics, and independently of the power of any computer, even a quantum one. In what seems like a not-too-distant future, engineers who understand and are able to work with such systems will be needed. Therefore, this Master’s Thesis aims to give an introduction to the current development of the field, from the physical concepts that underlie it, to the state of the art of the technology. The text is intended for people with a background in Electrical Engineering, and little or no knowledge of quantum mechanics. However, other readers with a background in engineering or physics will also be able to take advantage of it. After reading it, the reader will be able to have a good starting point in the field, from which to continue developing their work.

La criptografía cuántica es un campo relativamente nuevo (empezó a desarrollarse en 1984), que parece estar dando sus últimos pasos para poder llegar a ser comercializable, convirtiéndose, de esta forma, en la primera tecnología directamente cuántica que lo consiga. La motivación detrás de ella no es pequeña, ya que permitirá codificar un mensaje de forma absolutamente segura e indescifrable, debido a las leyes de la mecánica cuántica, e independientemente de la potencia de cualquier ordenador, incluso uno cuántico. En lo que parece un futuro no muy lejano, se comenzarán a necesitar ingenieros que comprendan y sean capaces de trabajar con este tipo de sistemas. Por ello, este trabajo de Fin de Master pretende dar una introducción al desarrollo actual del campo, desde los conceptos físicos que subyacen en ella, hasta el estado del arte de la tecnología. El texto esta pensado para personas con una formación base en Ingeniería de las Telecomunicaciones, y con poco o ningún conocimiento en mecánica cuántica. Sin embargo, otros lectores con formación en ingeniería o física también podrán sacar provecho de él. Tras la lectura de éste, el lector podrá tener un buen punto de partida en el campo, desde el que seguir desarrollando su trabajo.