La criptografía cuántica, la última frontera en materia de seguridad
La información se transmite a través de fotones
Los desastres naturales, la inclusión de piratas informáticos en redes corporativas o gubernamentales, así como la pérdida de información relevante se convierte en la “espada de Damocles” del mercado de Tecnologías de la información. Muchas grandes corporaciones, gobiernos y bancos han empezado a descubrir las ventajas del cifrado cuántico a la hora de defender y proteger sus sistemas de información.
La industria parece haber vuelto sus ojos a la criptografía cuántica como vía de seguridad, gracias al desarrollo de ordenadores y sistemas de cifrado que se han convertido en auténticas murallas contra intrusos. Pero, ¿cómo es posible aprovecharse de las ventajas de la física cuántica como medida para reducir los agujeros de seguridad de los sistemas informáticos?
Hasta ahora, los métodos de encriptación se habían basado en la aritmética. De esta manera, un mensaje, antes de ser enviado, se transformaba en una cadena binaria constituida por ceros y unos, susceptible de ser modificada con el fin de ocultar su significado, hasta que el destinatario, conocedor de las claves correspondientes, invirtiera el proceso y redescubriera el mensaje original oculto.
Sin embargo, en la práctica, este sistema adolece de una serie de carencias, según los especialistas. El principal talón de Aquiles es que, durante el proceso de transmisión de las claves, éstas pueden ser interceptadas en el trayecto sin que el emisor y el remitente lo sepan, y, por otro lado, esta “vertiente informática” de la física cuántica, es decir, los ordenadores cuánticos tienen capacidad suficiente para descifrar el código matemático que oculta el mensaje.
Ante este panorama surge la criptografía cuántica que supera ambas limitaciones, ya que la información se sitúa en las partículas de luz o fotones que son emitidos, de uno en uno, en un estado previamente conocido por el destinatario, que, de esta forma, puede recomponer el mensaje una vez recibido.
La clave de este método es la sensibilidad de las partículas de luz a posibles alteraciones. De hecho, si uno de los fotones es interceptado durante el proceso de transmisión, con el propósito de verificar la información que transmite, su estado queda alterado. De esta manera, el receptor es consciente de que el mensaje ha sido modificado o, al menos, visualizado por terceros, con lo que lo puede desechar.
Así, a nadie se le escapa que supone un importante adelanto en cuanto a las medidas de seguridad tomadas hasta ahora por organismos públicos. No en vano, en la actualidad, la Casa Blanca y los sistemas de inteligencia de Estados Unidos están trabajando en salvaguardar su información con cifrados cuánticos.
Proceso de desarrollo
En cualquier caso, y según expertos en la materia, la criptografía cuántica debe superar todavía algunas barreras tecnológicas para desarrollarse, ya que el estado de los fotones utilizados para el envío de mensajes sufre alteraciones según la distancia recorrida y el soporte en el que viajan. Hasta el momento, estas variables aún no están completamente controladas.
“La computación cuántica comienza cuando la ley de Moore llega a su límite. De acuerdo con dicha ley, está previsto que los circuitos continúen una miniaturización progresiva hasta el año 2020, cuando alcanzarán el tamaño de los átomos y las moléculas”, según explica Isaac L. Chuang, director del equipo de investigadores de IBM y de las universidades de Stanford y Calgary que han trabajado en el proyecto de desarrollo del primer ordenador cuántico. “De hecho, los elementos básicos de las computadoras cuánticas son los átomos y las moléculas”, concluye Chuang.
Por otro lado, hay que tener en cuenta que la criptografía cuántica es tan sólo una de las facetas de investigación de una nueva área llamada Quantum Information Processing (QIP). En QIP, los datos y la información son almacenados, procesados y comunicados de acuerdo con las leyes de la física cuántica, fundamentalmente diferentes de las leyes clásicas, como hemos visto.
En este sentido, Timothy P. Spiller, técnico de los laboratorios QIP de HP, reconoce que “a pesar de que la materia aún se encuentra en proceso de desarrollo, posee un gran potencial para el futuro. Debido a las diferencias entre la física cuántica y la convencional, QIP será capaz de ejecutar algunas tareas que nunca podrían llegar a conseguirse con las Tecnologías de la Información convencionales, más allá del tiempo de vigencia de la Ley de Moore o de cuánto lleguen a mejorar las TI actuales”.
QIP engloba varias subáreas, como la criptografía cuántica, la computación cuántica o la comunicación y teletransportación cuántica. “A pesar de ser una disciplina emergente, posiblemente la criptografía sea la más avanzada de todas ellas”, según Spiller. Generalmente, al hablar de criptografía cuántica queremos decir distribución cuántica de llaves (QKD), o, para ser técnicamente correctos, amplificación cuántica de llaves.
Por otro lado, la piedra angular de la criptografía cuántica es el principio de incertidumbre de Heisenberg, según el cual, no se puede conocer simultáneamente y con exactitud dos variables complementarias, como la posición y la velocidad, de una partícula.
Tecnología al alcance del mercado
Si bien el desarrollo de ordenadores cuánticos todavía está al alcance de muy pocos, ya hay empresas que se encargan de comercializar equipos distribuidores de claves mediante partículas de luz o fotones, con lo que el camino para convertir el cifrado cuántico en una realidad cada vez se va acortando. Sin embargo, aún restan muchas pruebas y comprobaciones para ello.
Si echamos la vista atrás, podemos verificar que IBM ya desarrolló hace cuatro años el que, según fuentes del fabricante, es “el ordenador cuántico más avanzado del mundo”, con cinco qubits (quantum bits), es decir, cinco átomos de flúor dentro de una molécula que permiten descifrar códigos secretos a una gran velocidad.
Y es que, según afirma Pablo Romero, director de marketing de Toshiba, uno de los fabricantes que está investigando las ventajas de esta tecnología, “la criptografía cuántica es, ante todo, una nueva forma de transmitir información, que supone pasar del bit como elemento estructural al qubit”.
Las expectativas que ofrece esta tecnología son muchas y los fabricantes son conscientes de ello. Hace aproximadamente un año, ingenieros de Toshiba en el Reino Unido consiguieron enviar un mensaje a más de 100 kilómetros por un cable de fibra óptica utilizando criptografía cuántica a la velocidad de 2 kilo-bits por segundo. Así, se dió el pistoletazo de salida para comercializar esta tecnología para mensajes cortos “en un plazo de tres años”.
Según fuentes del fabricante, “la técnica tiene multitud de aplicaciones comerciales, si bien, en una primera instancia, los más beneficiados serían bancos y grandes empresas, debido a que los mensajes criptados cuánticamente serán todavía cortos, a base de contraseñas de seguridad para las transacciones electrónicas”.
La primera transm
La industria parece haber vuelto sus ojos a la criptografía cuántica como vía de seguridad, gracias al desarrollo de ordenadores y sistemas de cifrado que se han convertido en auténticas murallas contra intrusos. Pero, ¿cómo es posible aprovecharse de las ventajas de la física cuántica como medida para reducir los agujeros de seguridad de los sistemas informáticos?
Hasta ahora, los métodos de encriptación se habían basado en la aritmética. De esta manera, un mensaje, antes de ser enviado, se transformaba en una cadena binaria constituida por ceros y unos, susceptible de ser modificada con el fin de ocultar su significado, hasta que el destinatario, conocedor de las claves correspondientes, invirtiera el proceso y redescubriera el mensaje original oculto.
Sin embargo, en la práctica, este sistema adolece de una serie de carencias, según los especialistas. El principal talón de Aquiles es que, durante el proceso de transmisión de las claves, éstas pueden ser interceptadas en el trayecto sin que el emisor y el remitente lo sepan, y, por otro lado, esta “vertiente informática” de la física cuántica, es decir, los ordenadores cuánticos tienen capacidad suficiente para descifrar el código matemático que oculta el mensaje.
Ante este panorama surge la criptografía cuántica que supera ambas limitaciones, ya que la información se sitúa en las partículas de luz o fotones que son emitidos, de uno en uno, en un estado previamente conocido por el destinatario, que, de esta forma, puede recomponer el mensaje una vez recibido.
La clave de este método es la sensibilidad de las partículas de luz a posibles alteraciones. De hecho, si uno de los fotones es interceptado durante el proceso de transmisión, con el propósito de verificar la información que transmite, su estado queda alterado. De esta manera, el receptor es consciente de que el mensaje ha sido modificado o, al menos, visualizado por terceros, con lo que lo puede desechar.
Así, a nadie se le escapa que supone un importante adelanto en cuanto a las medidas de seguridad tomadas hasta ahora por organismos públicos. No en vano, en la actualidad, la Casa Blanca y los sistemas de inteligencia de Estados Unidos están trabajando en salvaguardar su información con cifrados cuánticos.
Proceso de desarrollo
En cualquier caso, y según expertos en la materia, la criptografía cuántica debe superar todavía algunas barreras tecnológicas para desarrollarse, ya que el estado de los fotones utilizados para el envío de mensajes sufre alteraciones según la distancia recorrida y el soporte en el que viajan. Hasta el momento, estas variables aún no están completamente controladas.
“La computación cuántica comienza cuando la ley de Moore llega a su límite. De acuerdo con dicha ley, está previsto que los circuitos continúen una miniaturización progresiva hasta el año 2020, cuando alcanzarán el tamaño de los átomos y las moléculas”, según explica Isaac L. Chuang, director del equipo de investigadores de IBM y de las universidades de Stanford y Calgary que han trabajado en el proyecto de desarrollo del primer ordenador cuántico. “De hecho, los elementos básicos de las computadoras cuánticas son los átomos y las moléculas”, concluye Chuang.
Por otro lado, hay que tener en cuenta que la criptografía cuántica es tan sólo una de las facetas de investigación de una nueva área llamada Quantum Information Processing (QIP). En QIP, los datos y la información son almacenados, procesados y comunicados de acuerdo con las leyes de la física cuántica, fundamentalmente diferentes de las leyes clásicas, como hemos visto.
En este sentido, Timothy P. Spiller, técnico de los laboratorios QIP de HP, reconoce que “a pesar de que la materia aún se encuentra en proceso de desarrollo, posee un gran potencial para el futuro. Debido a las diferencias entre la física cuántica y la convencional, QIP será capaz de ejecutar algunas tareas que nunca podrían llegar a conseguirse con las Tecnologías de la Información convencionales, más allá del tiempo de vigencia de la Ley de Moore o de cuánto lleguen a mejorar las TI actuales”.
QIP engloba varias subáreas, como la criptografía cuántica, la computación cuántica o la comunicación y teletransportación cuántica. “A pesar de ser una disciplina emergente, posiblemente la criptografía sea la más avanzada de todas ellas”, según Spiller. Generalmente, al hablar de criptografía cuántica queremos decir distribución cuántica de llaves (QKD), o, para ser técnicamente correctos, amplificación cuántica de llaves.
Por otro lado, la piedra angular de la criptografía cuántica es el principio de incertidumbre de Heisenberg, según el cual, no se puede conocer simultáneamente y con exactitud dos variables complementarias, como la posición y la velocidad, de una partícula.
Tecnología al alcance del mercado
Si bien el desarrollo de ordenadores cuánticos todavía está al alcance de muy pocos, ya hay empresas que se encargan de comercializar equipos distribuidores de claves mediante partículas de luz o fotones, con lo que el camino para convertir el cifrado cuántico en una realidad cada vez se va acortando. Sin embargo, aún restan muchas pruebas y comprobaciones para ello.
Si echamos la vista atrás, podemos verificar que IBM ya desarrolló hace cuatro años el que, según fuentes del fabricante, es “el ordenador cuántico más avanzado del mundo”, con cinco qubits (quantum bits), es decir, cinco átomos de flúor dentro de una molécula que permiten descifrar códigos secretos a una gran velocidad.
Y es que, según afirma Pablo Romero, director de marketing de Toshiba, uno de los fabricantes que está investigando las ventajas de esta tecnología, “la criptografía cuántica es, ante todo, una nueva forma de transmitir información, que supone pasar del bit como elemento estructural al qubit”.
Las expectativas que ofrece esta tecnología son muchas y los fabricantes son conscientes de ello. Hace aproximadamente un año, ingenieros de Toshiba en el Reino Unido consiguieron enviar un mensaje a más de 100 kilómetros por un cable de fibra óptica utilizando criptografía cuántica a la velocidad de 2 kilo-bits por segundo. Así, se dió el pistoletazo de salida para comercializar esta tecnología para mensajes cortos “en un plazo de tres años”.
Según fuentes del fabricante, “la técnica tiene multitud de aplicaciones comerciales, si bien, en una primera instancia, los más beneficiados serían bancos y grandes empresas, debido a que los mensajes criptados cuánticamente serán todavía cortos, a base de contraseñas de seguridad para las transacciones electrónicas”.
La primera transm
