Impacto de la computación cuántica en ciberseguridad

Llevamos años escuchando como la computación cuántica podría cambiar y revolucionar el  mundo, y parecía que Google podría conseguirlo con su propia computadora cuántica Sycamore. Pero este julio de 2024, vimos como estas esperanzas se rompían después que una nueva propuesta técnica de científicos chinos sobre computadoras convencionales rompiera el récord de velocidad de Sycamore. 

Sin embargo,  esto es sólo el principio de seguramente todo lo que vendrá. ¿Pero por qué las computadoras cuánticas supondrían una revolución para el mundo y se invierte millones en su desarrollo? 

Empecemos por el principio.

¿Qué es la computación cuántica?

Mientras una computadora convencional utiliza bits, las computadoras cuánticas utilizan qubits. 

Los bits son señales electrónicas que están encendidas o apagadas y suelen representarse en ceros y unos. El 0 para una señal apagada y el 1 cuando está encendida. Por ejemplo, cada aplicación que utilizamos está formada por millones de estos bits que no dejan de ser la combinación de unos y ceros.

No obstante, se considera que los bits no reflejan realmente la forma en que funciona el  universo, puesto que las cosas no están solo dentro o fuera. Y las computadoras actuales no son muy buenas a la hora de lidiar con la incertidumbre, convirtiéndolo en un problema.

Con la computación cuántica, que funciona mediante qubits, este problema quedaría resuelto, ya que estos qubits pueden estar en una superposición, lo que significa que pueden representar tanto el 0 como el 1 simultáneamente. Además, pueden estar entrelazados, permitiendo hacer cálculos de manera exponencialmente más rápida que las computadoras tradicionales.

¿Cómo funcionan las computadoras cuánticas?

A diferencia de los bits que solo pueden estar apagados o encendidos, los qubits también pueden estar en “superposición”, es decir, donde tanto los 0 como 1 pueden estar apagados o encendidos al mismo tiempo o en algún lugar en un espectro entre los dos. Permitiendo la incertidumbre de la que hablamos antes.

Por ejemplo, si intentamos salir de un laberinto a través de una computadora convencional, esta trazará todos los caminos posibles, pero de uno en uno. En cambio, una computadora cuántica, lo hará recorriendo todos los caminos de manera simultánea, teniendo en cuenta incluso posibles vías que la computadora convencional desecha por no tener salida.

El término computación cuántica hace referencia a que podemos mover la información, incluso si contiene incertidumbre. Al poder juntar múltiples qubits, se pueden solventar de forma rápida, problemas que con una computadora convencional tardaríamos millones de años en resolver.

Ventajas de las computadoras cuánticas

Las computadoras cuánticas pueden hacer cálculos complejos, resolviendo problemas de  factorización de grandes números y optimización, lo que es útil en criptografía y seguridad informática.

Además, pueden simular procesos químicos y biológicos, que ayudarían en el desarrollo de medicamentos y nuevos materiales.

Por otro lado, pueden mejorar modelos financieros y gestión de riesgos mediante simulaciones y optimización. 

En el ámbito de la ciberseguridad, pueden fortalecer y romper sistemas de cifrado, cambiando el enfoque de seguridad digital. 

También pueden optimizar rutas y una gestión más eficiente del tráfico, mejorando la movilidad y transporte.  

Ahora que ya sabemos para qué sirven y cómo funcionan las computadoras cuánticas, es  momento de ver qué impacto tienen para la ciberseguridad. 

Impacto de las computadoras cuánticas en ciberseguridad

Se espera que las computadoras cuánticas puedan resolver problemas mucho más complejos a una velocidad mucho más rápida que las computadoras tradicionales, provocando que las técnicas de cifrado más utilizadas actualmente, queden rápidamente obsoletas, pudiendo descifrarse fácilmente. 

Por tanto, será necesario repensar las cosas que dependen de la criptografía de clave pública, como el cifrado de almacenamiento y las firmas digitales.

Ciberseguridad cuántica: nuevas soluciones cuánticas más ciberseguras

En caso de utilizar computadoras cuánticas, la criptografía tal y como la conocemos desaparecería, para dar paso a soluciones cuánticas mucho más seguras, como por ejemplo la criptografía  post-cuántica, que busca algoritmos resistentes a la computación cuántica.

Además, la investigación en criptografía basada en celosía, códigos y firmas basadas en hash está en marcha.  

No obstante, todo esto todavía se encuentra en fase muy inicial, a pesar de que existen organizaciones como IBM que tienen varios ordenadores cuánticos en funcionamiento.

Ahora mismo, el problema real se encuentra en el uso de esta tecnología sin que haya una ley o normativa clara, respecto a su funcionamiento. Un poco lo que pasó al principio con la Inteligencia Artificial.

Tendremos que esperar un poco más para ver cómo evoluciona y que nos depara el futuro, no muy lejano, por lo que hace a computación cuántica.