Tecnologías cuánticas aplicadas a Defensa y Espacio
Como siempre que hay una revolución científica, la aplicación de estas nuevas tecnologías requiere un cambio de paradigma. En este artículo, Manuel Martínez-Ruiz nos introduce en el impacto de las tecnologías cuánticas en los ámbitos de la Defensa y el Espacio.
En el ámbito militar la aplicación de las tecnologías cuánticas supone la creación de nuevas doctrinas, políticas y estrategias que se pueden englobar en general bajo la denominación ‘quantum warfare’ (guerra cuántica) que se podría definir como [1]: “Quantum warfare (QW) is warfare that uses quantum technologies for military applications that affect intelligence, security and defence capabilities of all warfare domains and brings new military strategies, doctrines, scenarios and peace or ethics issues” (“Es una guerra que utiliza tecnologías cuánticas para aplicaciones militares que afectan las capacidades de inteligencia, seguridad y defensa de todos los dominios de la guerra y aportan nuevas estrategias militares, doctrinas, escenarios y cuestiones de paz o ética”).
A nivel orgánico, tanto en el Ministerio de Defensa de España como en la Unión Europea y en la OTAN se están llevando a cabo estrategias de desarrollo tecnológico que contemplan la tecnología cuántica. Baste mencionar algunos:
- Estrategia de Tecnología e Innovación para la Defensa (ETID), SEDEF diciembre 2020. prevista su actualización en 2025.
- Estrategia Nacional de Tecnologías Cuánticas 2025-2030, 15 de abril de 2025.
- White Paper for European Defence Readiness 2030, 21 march 2025.
- NATO Quantum Technology Strategy, 17 Jan 2025.
Además de las aplicaciones en computación, sensorización y comunicaciones, las tecnologías cuánticas tendrán un enorme potencial en la física de materiales aplicados a defensa
Aplicaciones en Defensa
La figura 1 muestra cómo prácticamente todos los dominios de la guerra pueden estar afectados por la irrupción de estas tecnologías, desde sistemas inerciales hasta guerra electrónica, radares, comunicaciones, sistemas ISR y aumento de la capacidad computacional, con un doble propósito: abordar problemas de modelización complejos y ser capaces de romper los algoritmos de encriptación existente.
Adicionalmente a las aplicaciones en computación, sensorización y comunicaciones, las tecnologías cuánticas tendrán un enorme potencial en la física de materiales aplicados a defensa. Un ejemplo son los superconductores de alta temperatura. Estos materiales podrían revolucionar la propulsión naval, los sensores y el almacenamiento de energía si se demuestra su funcionamiento a temperatura ambiente.
A continuación, se mencionan algunas de las tecnologías y aplicaciones más destacables.
Comunicaciones cuánticas: ciberseguridad y redes
La computación cuántica puede poner en riesgo los esquemas de cifrado utilizados en defensa, por lo que es necesario implantar una tecnología de cifrado post-cuántica.
Los algoritmos denominados ‘quantum resilient’ ofrecen un nuevo paradigma en el uso de métodos de encriptación, tales como el FHE (Fully Homomorphic Encryption)1. Estas aplicaciones están más en el ámbito de la matemática teórica que en la implementación práctica y podría tener aplicaciones en la computación cuántica basada en la nube, que requiere un nivel de seguridad extremadamente alto.
Figure available via license: creative commons Attribution 4.0 International.
La criptografía post-cuántica también seria candidata en aplicaciones IOT2 o más bien su variante militar, IOMilitaryT3.
El objetivo de las redes cuánticas es transmitir información cuántica a través de varias tecnologías sobre una diversidad de canales, tales como fibra óptica de bajas perdidas, espacio libre o satélite. Concretamente la tecnología QKD (ver artículo sobre comunicaciones cuánticas en este mismo especial) está siendo impulsada por la industria de defensa de forma muy determinada y en particular en proyectos tales como OPTIMAS de comunicaciones láser ciberseguras para satélites, drones y otras unidades militares. También el consorcio europeo QUARTER tiene como objetivo implementar una red de seguridad cuántica para las comunicaciones en Europa y con aplicaciones en defensa.
Computación cuántica
La computación cuántica es una de las capacidades futuras más prometedoras en el ámbito de la Defensa. La aplicación de la computación cuántica en el ámbito militar se puede concretar en las siguientes áreas:
- Simulación de sistemas físicos para el diseño de nuevos materiales, especialmente con técnicas de nanotecnología. Se suele apoyar en Inteligencia Artificial y ‘Machine Learning’ y una estructura de supercomputación.
- Resolución de problemas de optimización complejos en diversas áreas, tales como logística, cadena de suministro y en general modelización de sistemas de alta fidelidad.
- Aplicaciones ISR (Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance), debido a su capacidad para acelerar el filtrado, la decodificación y correlación de imágenes complejas.
La hibridación de infraestructuras de supercomputación y computación cuántica es una de las capacidades más prometedoras en relación a aplicaciones en defensa donde haga falta simulación de sistemas de alta fidelidad que contengan modelos a escala subatómica, que es donde la computación cuántica es más eficaz.
Posicionamiento, navegación y tiempo (PNT) Cuántico
La tecnología cuántica puede presentar mejoras significativas en aplicaciones PNT. La mayor precisión de los relojes cuánticos mejorará la navegación y base temporal de los sistemas militares, tales como los sistemas de defensa balística, etc.
También las técnicas de negación de posicionamiento por satélite debido a contramedidas tales como el ‘jamming’ o ‘spoofing’ hace necesario el desarrollo de sistemas inerciales de alta precisión, lo que permitirá una navegación mucho más precisa que la obtenida con los sistemas inerciales actuales. Estos sistemas consisten en un giróscopo cuántico, acelerómetros y relojes atómicos/cuánticos.
Existen varios casos de avances en la aplicación de las tecnologías cuánticas en navegación. El Reino Unido es líder en navegación cuántica mediante dos tecnologías clave: relojes atómicos ‘Tiqker’ y sistemas de navegación inercial cuántica basadas en átomos ultra-frío (Q-INS). La UK’s National Quantum Strategy pretende desplegar estos sistemas a bordo de aeronaves para el 2030.
También merece la pena destacar que, en 2024, la empresa BOEING efectuó el primer vuelo registrado con sensores cuánticos y sin GPS durante cuatro horas. La precisión del sistema permite reducir los errores de navegación en vuelos largos en aplicaciones comerciales y de defensa.
En 2025, Lockheed-Martin, Q.CTRL y AOSense desarrollaron un prototipo de Sistema de Navegación Inercial que utiliza sensorización cuántica para calcular posición, velocidad y actitud sin ninguna señal de hibridación externa, siendo por lo tanto un sistema de navegación inmune a las contramedidas.
LIDAR cuántico
El LIDAR (Light Detection and Ranging) cuántico introduce técnicas como la interferometria cuántica y el uso de fotones individuales o entrelazados que permiten mejorar la resolución de imágenes 3D en distintos entornos, incluido el submarino. Otras aplicaciones que se consideran de interés son las relacionadas con la iluminación de blancos a corta distancia, como por ejemplo en sistemas anti-drone.
Guerra electrónica
La Guerra electrónica puede beneficiarse de la computación cuántica en el análisis de señales RF complejas, especialmente donde sea necesario aplicar técnicas de optimización basadas en Inteligencia Artificial.
Las tecnologías cuánticas permiten una extraordinaria mejora en la sensibilidad de los sistemas detectores, como por ejemplo es el caso de las antenas. En relación con esto, las antenas basadas en ‘átomos de Ryberg’ pueden ofrecer la capacidad de interceptación de señales independientemente de su longitud de onda. Sus características principales son su alta sensibilidad y la capacidad de medición de un amplio rango de frecuencias (prácticamente todo el espectro EM).
La computación cuántica es una de las capacidades futuras más prometedoras en el ámbito de la Defensa
Aplicaciones submarinas
Las aplicaciones submarinas de las tecnologías cuánticas están relacionadas sobre todo con la mejora de la precisión en la navegación y en la detección de submarinos.
Se puede decir que los sistemas inerciales cuánticos están en un nivel de maduración tecnológica de TRL (Technology Readiness Level) elevado4. La miniaturización de los sistemas inerciales cuánticos los hace además especialmente atractivos para otras aplicaciones, especialmente vehículos no tripulados, armas de precisión, etc.
Con relación a la detección de submarinos, los magnetómetros pueden detectar anomalías magnéticas inferiores a 0,1 pT que equivale a detectar un submarino a 10 Km. Los gradiómetros gravitacionales tienen también aplicaciones en detección de estructuras metálicas a distancias de interés operativo. Los drones con magnetómetros cuánticos para detectar submarinos son una realidad, según han comunicado recientemente las autoridades chinas5.
En relación con las aplicaciones cuánticas para navegación de submarinos, los magnetómetros cuánticos presentan una sensibilidad muy superior a los sistemas actuales. Estos sistemas, unidos a la disponibilidad de mapas de anomalías magnéticas de la tierra, tales como el del NOAA (US National Oceanic and Atmospheric Administration), permiten la navegación en casos de no disponibilidad de sistemas GNSS (Global Navigation Satellite System), como por ejemplo en navegaciones árticas.
También los magnetómetros y sistemas gravimétricos cuánticos pueden mapear la superficie del fondo en ciertas condiciones, lo que permite a los submarinos disponer de un mapa preciso sin necesidad de utilizar el sonar.
Estrategias y posicionamiento
OTAN
La OTAN da una enorme importancia a las tecnologías cuánticas en su estrategia tecnológica. El documento ‘Quantum Technologies Strategy’ publicado en 2024 muestra el camino a seguir para adoptar estas tecnologías.
La tabla adjunta muestra las áreas de interés de la OTAN en relación con las tecnologías cuánticas y sus aplicaciones en el DTL-Q (Deep Tech Lab-Quantum) son muchas. Algunas de ellas son: sensorización e imagen en la detección de submarinos; computación cuántica y algoritmos para la investigación de materiales; sistemas de navegación de inercia, y aplicaciones de doble uso para láseres cuánticos o simulaciones cuánticas.
Unión Europea
Existen distintas iniciativas financiadas con fondos EDF (European Defence Funds) de la Unión Europea, como por ejemplo los programas ADEQUADE y Q-Sing. El primero tiene por objeto avanzar en sensores cuánticos para posicionamiento, navegación, cronometría, detección cuántica de radiofrecuencia y detección optrónica cuántica. El proyecto Q-SING pretende desarrollar un navegador robusto a perturbaciones con un rendimiento garantizado en términos de disponibilidad, continuidad y precisión.
Recientemente, la UE ha publicado sus intenciones para incrementar el alistamiento de la industria europea en relación con las tecnologías y la defensa en el documento ‘White paper for European Defence Readiness’, reconociendo que las tecnologías cuánticas son uno de los pilares sobre los que construir capacidades críticas.
Referencias:
1 FHE: https://en.wikipedia.org/wiki/Homomorphic_encryption#
2 IoT: Internet of Things.
3 IoMT: Internet of Military Things.
4 Utility of Quantum Systems for the Air Force. USAF Scientifc Advisory Board Study. 2015.
5 China´s Quantum Drone Shocker: New Tech can detect stealth US Submarines (www.rudebaguette.com)
[1] Quantum Warfare: Definitions, Overview and Challenges Michal Krelina, Czech Republic. March 24, 202.
[2] Estrategia de Tecnología e Innovación para la Defensa.
[3] NATO – Topic: Emerging and disruptive technologies.
[4] Introduction to Quantum Radar, Ricardo Gallego Torrom et al., Koper, Slovenia. Enero, 2021.
