El investigador
García Ripoll cree que hay que abandonar las técnicas convencionales de
criptografía
Gigantes tecnológicos
como IBM, Microsoft, Intel o Google centran sus esfuerzos en liderar la batalla
de la computación cuántica. Esta tecnología está llamada a revolucionar la
informática en el futuro por su extraordinaria capacidad de cálculo. Pero
también pone en riesgo los sistemas de cifrado actuales. “La mera existencia
del ordenador cuántico, ya no como concepto sino como realidad experimental,
supone que hay que abandonar las técnicas de criptografía convencional”,
explica Juan José García Ripoll (Madrid, 1974), investigador del Instituto de
Física Fundamental del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
Esta herramienta,
“potencialmente, puede descifrar las claves que estamos transmitiendo por
Internet”. Es decir, alguien podría almacenar toda esa información y en un
futuro acceder a ella. Para García Ripoll, “que nuestras comunicaciones con el
banco se intercepten ahora y se desencripten dentro de 10 años no es un
problema”. Pero sí lo es desde el punto de vista de Estados, de organizaciones
gubernamentales, de defensa o de grandes empresas.
Hay países como China
o Estados Unidos que invierten mucho dinero en esta investigación. “Puede ser
peligroso que un Estado tenga un ordenador cuántico, no lo sepamos y esté
desencriptando las claves de todo el mundo”, afirma. Pese a que considera que
esta situación es “improbable”, señala que “es un riesgo lo suficientemente
importante como para que Europa y otros países decidan invertir en el campo”.
Demostrar que algo no
se puede hacer es aún más difícil que demostrar lo contrario
La amenaza que supone
la computación cuántica para los sistemas de cifrado actuales obligará a crear
nuevos algoritmos de cifrado capaces de resistir a estos ordenadores cuánticos.
El investigador explica que hay dos rutas posibles. “Una es buscar problemas
matemáticos más difíciles y demostrar que esos problemas no se pueden romper en
un ordenador cuántico. Eso parece bastante difícil porque demostrar que algo no
se puede hacer es aún más difícil que demostrar que se puede hacer”, explica
García Ripoll, que forma parte del grupo de información cuántica del Instituto
de Física Fundamental y ha sido uno de los ponentes en Mañana empieza hoy, un
evento en el que expertos de diversas temáticas han reflexionado sobre los
retos del futuro próximo.
La otra alternativa
es apostar por lo que ya han comenzado a hacer China y algunos países en
Europa: “Implementar criptografía cuántica”. Es decir, “transmitir claves
utilizando sistemas cuánticos que sabemos que nadie puede interceptar porque en
el momento en el que se interceptan, estropean las superposiciones que hemos
creado y se puede saber que alguien ha mediado esa comunicación que estamos
intentando establecer”.
Telefónica.Empresa 1ª
comprobación posibilidades criptografía sobre red comercial fibra óptica
La criptografía
cuántica “es una realidad tecnológica ahora mismo”. En España, Telefónica ha
investigado en este ámbito: “Ha demostrado que en principio es una solución
comercialmente viable. Es la primera empresa en comprobar que es posible hacer
criptografía a través de la red comercial de fibra óptica”. Más recientemente,
el pasado 13 de junio, Bélgica, Alemania, Italia, Luxemburgo, Malta, los Países
Bajos y España firmaron una declaración en la que acordaron explorar juntos
durante el próximo año cómo desarrollar y desplegar una infraestructura de
comunicación cuántica en toda la Unión Europea en los próximos diez años.
García Ripoll
sostiene que también es todo un reto conseguir un estándar de certificación
para la criptografía cuántica: “Qué seguridad hay, cómo medirla, cómo
comprobarla… En este proceso de estandarización y certificación también existe
la pregunta de en qué países confiamos. Ahora mismo casi toda la criptografía cuántica
comercial se desarrolla con componentes que vienen de China”, afirma. Con las
recientes polémicas en las que se ha visto envuelto el país asiático, el
investigador explica que Europa también se plantea si estas tecnologías tienen
que ser desarrolladas solo en el continente o en colaboración con otros países
como China, Estados Unidos o Canadá.
El ordenador cuántico
todavía no es competitivo
La criptografía
cuántica “es algo que en corto plazo puede tener un impacto mucho mayor que la
computación cuántica”. Pero a largo plazo se espera que las posibilidades de
este tipo de computación sean infinitas. García Ripoll afirma que normalmente
se tiende a pensar “en el ordenador cuántico como si fuese una evolución del
tradicional”: “No es cierto porque ni siquiera tiene la misma arquitectura. Un
ordenador cuántico no tiene una memoria RAM, un disco duro y un procesador”.
Además, mientras que
los ordenadores tradicionales usan bits, los cuánticos utilizan cubits. Los
bits tradicionales guardan la información como 0 y 1. Los cubits, pueden ser 0
y 1 a la vez por un fenómeno conocido como superposición. De esta forma, la
cantidad de información que se puede acumular crece de forma exponencial. Se
espera que los ordenadores cuánticos resuelvan problemas diferentes a los que
se enfrentaría uno tradicional.
“Son problemas muy
fundamentales, no son los problemas que uno se encuentra en el día a día”,
afirma García Ripoll. Por ejemplo, señala que los ordenadores cuánticos podrían
servir para buscar rutas para coches, el diseño de moléculas o incluso para
estudiar reacciones químicas. También para problemas específicos y muy
complejos en sectores como la medicina, los riesgos financieros o la ciencia de
los materiales.
Los ordenadores
cuánticos podrían servir para buscar rutas para coches, el diseño de moléculas
o incluso para estudiar reacciones químicas. También para problemas específicos
y muy complejos en sectores como la medicina, los riesgos financieros o la
ciencia de los materiales
Pero por el momento,
la investigación se encuentra “en una etapa muy preliminar”: “El ordenador
cuántico todavía no es competitivo en el sentido de que todavía no es
extremadamente rápido y fiable”. Los investigadores se centran principalmente
en “estudiar problemas modelo que se podrían resolver en un ordenador cuántico
más grande”: “Únicamente estamos comprobando que se pueden resolver”. García
Ripoll pone como ejemplo a Volkswagen, que está explorando con diversas
empresas problemas de optimización de tráfico. También se están haciendo
problemas de finanzas y análisis de riesgo como “simular cómo una pequeña
cartera de activos evoluciona en el tiempo”.
Computación en la
nube
No todo equipo de
investigación puede tener su propio ordenador cuántico. Es habitual que
utilicen los de grandes compañías a través de la nube. IBM permite acceder a
sus sistemas cuánticos desde 2016 a investigadores de todo el mundo. Hace
apenas unas semanas el Consejo General de Investigaciones Científicas (CSIC) e
IBM anunciaron un acuerdo para impulsar la computación cuántica en España. Los
científicos del CSIC, entre ellos García Ripoll, podrán hacer experimentos y
probar sus algoritmos cuánticos sobre los sistemas IBM Q a través de la nube
del gigante tecnológico estadounidense.
En el ámbito de la
computación cuántica, García Ripoll sostiene que hay dos cuestiones clave de
las que todavía no se tiene respuesta. “¿Cuándo un problema va a ser más rápido
de resolver en un ordenador cuántico que en uno clásico?”, se pregunta. Es lo
que se llama la ventaja cuántica. “El reto inmediato a corto plazo es encontrar
un problema que se resuelva más rápido en un ordenador cuántico y que se
demuestre en un laboratorio”, afirma el investigador, que asegura que también
es importante conseguir fabricar ordenadores donde las superposiciones vivan
más tiempo.
“Los ordenadores
cuánticos que hay son demasiado ruidosos”, sostiene. Un cubit puede estar en
dos estados a la vez, pero esa superposición con el tiempo se deteriora y el
sistema colapsa sobre uno de los dos estados de manera aleatoria por influencia
del entorno. Esto se debe a que “el ordenador cuántico no está aislado y está
atravesado por campos electromagnéticos que miden de forma muy lenta, pero
destruyen el estado cuántico que tenemos a través de esas medidas”: “Se pierde
la superposición en tiempos de 10 o 100 microsegundos”.
Hay una segunda cuestión aún sin respuesta:
“¿Hay problemas que no se van a resolver en un ordenador cuántico?”. “Es muy
probable que sí. Si todos los problemas se pudieran resolver de manera
eficiente en un ordenador cuántico, eso sería un resultado brutal para la
matemática y la ciencia de la computación. No se espera que eso ocurra”,
responde acto seguido. Es posible, según señala, que un ordenador cuántico no
pueda resolver un problema en el que tenga que encontrar, en vez de una única
solución, todas las soluciones óptimas del mismo.
Lo ejemplifica de la
siguiente manera: “Tengo un camión o un conjunto de camiones que tienen que
repartir todos estos paquetes por todas estas ciudades. Hay que encontrar las
rutas óptimas en las que se tarde el mínimo tiempo, se gaste el mínimo
combustible... A lo mejor te encuentro una, pero decir cuántas rutas óptimas o
iguales hay es un problema mucho más exhaustivo. Esa diferencia en la práctica
puede no ser útil porque con tener una solución útil me vale, pero sí define
los límites desde el punto de vista de las matemáticas a cualquier computacion
que el ser humano pueda hacer”.
Fuente: El Pais.com