Cuarta Generación de Red
La Red Cuántica de Madrid, integrada en el proyecto europeo OpenQKD, demostró la viabilidad de redes QKD reales, seguras y multitenant, coexistiendo con comunicaciones clásicas y tecnologías como 5G.
La Red Cuántica de Madrid [Martin et al., 2024] se construyó sobre la infraestructura de la red cuántica previamente desplegada en las instalaciones de producción de Telefónica, donde realizamos nuestros experimentos con SDN [Aguado et al., 2019].
Esta red fue ampliada con nodos de la red REDIMadrid, el proveedor de red que conecta todos los centros de investigación y universidades de la Comunidad de Madrid, alcanzando un total de 9 enlaces. Las distancias entre los nodos varían desde unos pocos kilómetros hasta algo más de 33 km, con pérdidas que oscilan entre unos pocos dB y aproximadamente 15 dB [Sebastián-Lombraña et al., 2024].
La red incluía amplificadores en varios puntos, los cuales tuvieron que ser evitados para garantizar la transmisión de señales cuánticas.
A continuación, se presenta un mapa de la red:
La Red Cuántica de Madrid en el Proyecto Europeo OpenQKD
La Red Cuántica de Madrid fue el banco de pruebas más grande definido dentro del Proyecto Europeo OpenQKD Network. Este proyecto tenía como objetivo demostrar aplicaciones prácticas de la criptografía cuántica en redes a través de múltiples demostradores y bancos de pruebas. Contó con una amplia participación industrial y buscaba elevar el nivel de preparación tecnológica (Technology Readiness Level, TRL) de los dispositivos QKD, las redes y sus aplicaciones, con el fin de consolidar una industria relacionada con la distribución de claves cuánticas.
El proyecto definió varios demostradores en distintas ubicaciones de Europa, así como cuatro bancos de pruebas a gran escala en Berlín, Madrid, Poznan y Viena.
Características Únicas de la Red Cuántica de Madrid
La Red Cuántica de Madrid se distinguió por varias características que la hicieron única a nivel mundial:
- Red en producción real
A diferencia de otros bancos de pruebas QKD, esta red no solo implementaba comunicaciones cuánticas, sino que coexistía con comunicaciones clásicas comerciales en múltiples nodos. No solo se compartía el equipo óptico clásico, sino que en la mayoría de los casos también se compartía la fibra óptica. Esto convertía este banco de pruebas en una verdadera simulación del mundo real, enfrentando los mismos desafíos que una red comercial en producción. Esta característica la hacía significativamente más realista que cualquier otra red QKD previa. - Control avanzado con SDN
Para abordar los desafíos de coexistencia entre redes clásicas y cuánticas, era fundamental un alto grado de control sobre la red. Aquí es donde la flexibilidad del enfoque SDN (Software-Defined Networking) resultó clave.- Para cumplir con los acuerdos de nivel de servicio (SLA), se establecieron restricciones en varios enlaces.
- Se permitieron comunicaciones cuánticas solo cuando existía un enlace de respaldo en el que no se realizaban transmisiones cuánticas, asegurando así la continuidad de las comunicaciones clásicas.
- Esto implicaba que el sistema de control debía rutear las señales cuánticas de manera dinámica para garantizar el cumplimiento de los SLA.
- Red multitenant con múltiples operadores
Otra característica relevante fue que la red pertenecía a dos proveedores diferentes, lo que permitió demostrar el concepto de una red cuántica multitenant, donde múltiples operadores pueden compartir infraestructura cuántica de forma segura y eficiente. - Integración con 5G y casos de uso avanzados
La red conectaba nodos del núcleo metropolitano de Telefónica (por ejemplo, el nodo Norte en el mapa) con su laboratorio de 5G en IMDEA Networks. Esto permitió explorar la integración de QKD con tecnologías 5G, demostrando un caso de uso realista para redes del futuro.
Además, la red admitió múltiples casos de uso, que incluían:- Protección de infraestructuras críticas
- Transmisión segura de datos en servicios de e-Health
- Verificación de la integridad de la red (network attestation)
- Pruebas de tránsito ordenadas (ordered proof of transit)
En conjunto, la Red Cuántica de Madrid no solo validó la viabilidad de integrar QKD en redes SDN comerciales, sino que también abrió la puerta a su adopción en infraestructuras de telecomunicaciones a gran escala.
