Computación cuántica y su impacto en la criptografía

 Redactado por Nohemi Paulina Mendez Morales

A lo largo del tiempo el hombre siempre a buscado la innovación y el desarrollo de nuevas tecnologías para facilitar la solución a sus problemas, esto dio paso a la computación clásica hace varios años atrás con Alan Turing en 1936 y actualmente con la computación cuántica introducida por Richard Feynman en 1982. La computación cuántica es un paradigma de computación, se basa en el uso de cúbits con valor 0 y 1 a la vez, o mejor dicho probabilidades de ambos valores a la vez (superposición cuántica de estados) mientras que la informática clásica cuenta con bits que pueden estar en 1 o 0, pero solo un estado a la vez. Gracias a esto se podrán resolver problemas complejos de manera rápida y eficiente.

A su vez la criptografía es una de las bases fundamentales de la seguridad de la información. Se utiliza para codificar y decodificar datos de modo que cumplan con los requisitos de confidencialidad, integridad, autenticación y no repudio de la información. 

En este punto del ensayo te preguntaras que tiene que ver la criptografía con la computación cuántica, la respuesta en bastante simple las computadoras cuánticas comenzaron a utilizarse en ataques teóricos contra los sistemas criptográficos ya en el año 1994, cuando Peter Shor publicó un algoritmo cuántico para encontrar los factores primos de un entero dado. Este algoritmo permite resolver la factorización de enteros y algunos problemas de logaritmos discretos, que conforman la base de la mayoría de los algoritmos criptográficos de clave pública ampliamente utilizados como  RSA, la criptografía de curva elíptica, los criptosistemas basados en el problema del logaritmo discreto como Diffie-Hellman o DSA. Si una computadora cuántica con una cantidad suficiente de qubits pudiera funcionar sin sucumbir al ruido cuántico y otros fenómenos de coherencia cuántica, entonces el algoritmo de Shor podría usarse para romper este tipo de esquemas.

Con un impacto menos devastador, se encuentra el algoritmo cuántico de Grover aumenta en gran medida la velocidad de los algoritmos de búsqueda, lo que afecta la seguridad de muchos sistemas criptográficos, incluyendo AES  y funciones hash. Debido a que  aplicar fuerza bruta a una clave criptográfica simétrica de 128 bits en aproximadamente 2^64 iteraciones, o una clave de 256 bits en aproximadamente 2^128 iteraciones. Como resultado, reducirá su nivel de seguridad a la mitad. La solución será aumentar el tamaño de las claves  simétricas o la salida de las funciones hash al doble del tamaño actual para proteger contra futuros ataques cuánticos. 

Sin embargo aun  no se tienen predicciones precisas sobre cuándo existirá una computadora cuántica lo suficientemente grande como para romper los actuales criptosistemas de clave pública, pero las expectativas más cercanas estiman para el año 2030.  Debido a esto los investigadores de todo el mundo buscan algoritmos que sean resistentes frente a las computadoras cuánticas, pero que puedan ser ejecutados en computadoras clásicas, dando lugar a la "criptografía post-cuántica". Gracias a esto podemos concluir que la mayoría de los algoritmos criptográficos más importantes que se usan en la actualidad quedarán obsoletos si es que se llega a tener una computadora cuántica lo suficientemente grande, además en un futuro nos adaptaremos y migraremos de los actuales criptosistemas de clave pública a la nueva criptografía de clave pública postcuántica.

Bibliografía 

Lab, S. (2021, 8 marzo). La computación cuántica y el “futuro de la criptografía”: la criptografía post-cuántica. BBVA Next Technologies. https://www.bbvanexttechnologies.com/pills/la-computacion-cuantica-y-el-futuro-de-la-criptografia-la-criptografia-post-cuantica/

Wikipedia contributors. (2021a, julio 22). Shor’s algorithm. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Shor%27s_algorithm

Wikipedia contributors. (2021, 24 agosto). Grover’s algorithm. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Grover%27s_algorithm