Invenciones levantamiento de gráficos de encuestas de tecnologías cuánticas basadas en el espacio


Habilitación y soporte

11/04/2021
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Con la intención de cambiar el mundo, las tecnologías cuánticas, que emplean propiedades especiales de la materia que se manifiestan en las escalas más pequeñas, también se dirigen al espacio. Para destacar las aplicaciones espaciales de este sector emergente, la ESA ha apoyado la Oficina Europea de Patentes y el Instituto Europeo de Política Espacial en una encuesta de las dos últimas décadas de solicitudes de patente relacionadas.

Desde una base baja a principios de siglo, la tasa de solicitudes de patentes de tecnología cuántica relacionadas con el espacio ha crecido un 400% en los últimos cinco años, superando la tasa de crecimiento promedio de todas las solicitudes de patentes en todo el mundo.

Distribución de claves cuánticas a través del satélite SAGA

A menudo denominada como la teoría más exitosa del siglo pasado, la física cuántica sustenta el funcionamiento de elementos cotidianos como chips de silicio, láseres y máquinas de resonancia magnética. En el corazón de esta teoría está el hecho aparentemente contrario a la intuición de que, a escalas extremadamente pequeñas, los átomos, fotones y otras partículas comienzan a comportarse más como ondas.

Esto a su vez conduce a fenómenos como la ‘superposición cuántica’, donde una partícula puede existir en más de un estado posible a la vez, y el ‘entrelazamiento cuántico’, donde las partículas unidas comparten las mismas características físicas, incluso cuando están separadas por largas distancias. Las tecnologías cuánticas se propusieron utilizar un comportamiento tan exótico como la base de una informática más potente, un intercambio seguro de información y sensores de alta sensibilidad.

Estación terrestre óptica, utilizada para experimentos de comunicación cuántica

El interés gubernamental y comercial mundial es enorme: la UE, por ejemplo, ha designado al sector de las tecnologías cuánticas como una prioridad estratégica y en 2018 la Comisión Europea lanzó el Buque insignia cuántica con un presupuesto previsto de mil millones de euros durante diez años. Dentro de este panorama general de investigación, el espacio forma un nicho pequeño pero significativo, que forma el 15% de las 5 564 familias de patentes encuestadas.

La encuesta se centró en tres tecnologías cuánticas basadas en el espacio, de las cuales domina la primera, que forman más del 78% del conjunto de datos de solicitud de patente: ‘distribución de clave cuántica’. El intercambio de datos actual se basa en el intercambio de «claves criptográficas» entre el remitente y el destinatario. Hoy en día, estas claves se comparten normalmente a través de la infraestructura pública, pero son cada vez más vulnerables a la piratería y a ser descifradas por computadoras cada vez más potentes (incluidas las ‘computadoras cuánticas’ de rápido progreso).

Impresión de artistas de QKDSat

En cambio, la distribución de claves cuánticas aprovecha el entrelazamiento cuántico para distribuir claves que son prácticamente imposibles de piratear sin detección, pero los estados cuánticos se perturban fácilmente y son propensos a colapsar. Siendo así, las señales de los satélites a través del espacio libre constituyen un sistema de transmisión espiritual.

En 2012, la ESA recibió el récord de distancia para la ‘teletransportación cuántica’ de información basada en láser utilizando su estación terrestre óptica en Tenerife, superada desde entonces por satélites de demostración, incluida la misión Micius de China y SpooQY-1 de Singapur. La ESA tiene hoy en día varias misiones que exploran este campo en desarrollo: SAGA, CUARZO y QKDSAT, este último un proyecto de asociación con Arqit – además de misiones nacionales en curso, incluidas ROKS del Reino Unido, QUBE de Alemania y QEYSSAT de Canadá.

Un rayo láser brilló en una rejilla reflectante de obleas para atrapar átomos

La segunda aplicación espacial de las tecnologías cuánticas es la «transferencia de tiempo y frecuencia», que implica el ocupación de átomos fríos, ralentizados sistemáticamente en su movimiento mediante láseres, como base de relojes de alta precisión para el posicionamiento, la navegación y la sincronización. Esto por ahora representa el segmento más pequeño de la base de datos, con solo el 8.4% del conjunto de datos.

La tercera y última aplicación es ‘Detección y observación de la Tierra’, que nuevamente utiliza átomos fríos enfriados por láser para crear instrumentos altamente sensibles para mapear la gravedad y rastrear las características de la Tierra, incluidos depósitos enterrados, océanos y flujos de hielo. También podrían usarse en el futuro para el procesamiento de señales ópticas y de radio mejoradas cuánticamente, o para el ‘radar cuántico’ basado en el espacio. Estos constituyen el 13,8% del conjunto de datos de patentes.

Interferómetro de átomo

La encuesta encontró que la mayoría de las presentaciones dentro de estos tres campos no son de los mismos actores clave, lo que apunta a un alto nivel de especialización y sinergias limitadas entre ellos.

Pero los puntos críticos generales de la actividad de presentación de patentes se encuentran fuera de Europa, dominados en el conjunto de datos por Estados Unidos, China y Japón. En Europa, las partes interesadas británicas, francesas, finlandesas y alemanas han sido las más activas.

Informe espacial y tecnologías cuánticas

Para alcanzar su máximo potencial, las tecnologías cuánticas avanzadas deben diseñarse en torno a las limitaciones del entorno espacial, que implican, por ejemplo, miniaturización, protección contra radiación y magnética, consumo de energía limitado y alineación precisa de la óptica y otros componentes para resistir las tensiones del lanzamiento, pero el examen de la patente. Las tendencias sugieren que están surgiendo posibles soluciones técnicas.

Informe de tecnologías cuánticas

Con su serie de informes de información sobre patentes, la Oficina Europea de Patentes ha realizado esfuerzos para crear conciencia sobre el impacto de la propiedad intelectual y la identificación de tecnologías futuras y emergentes.

Para leer el informe espacial y las tecnologías cuánticas en su totalidad, haga clic en aquí.



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