¿Qué es la criptografía cuántica y para qué sirve?
Seguramente, alguna vez te hayas preguntado qué es la criptografía cuántica y para qué sirve. Pues bien, la criptografía cuántica (QKD o quantum cryptography en inglés) puede definirse como una rama de la criptografía que utiliza los principios de la mecánica cuántica para proteger la información, tanto de los usuarios como de las empresas y de los organismos públicos.
El medio se hace más seguro porque entre emisor y receptor se envían fotones (la unidad de energía más pequeña en una onda de luz), de forma que sólo el destinatario correcto puede descifrar el mensaje.
En el caso de que alguien quiera interrumpir dicha comunicación, al observarlos, los fotones se alteran. Es decir, este observador altera la información que se pretende enviar, resultando inútil para él.
En lugar de un cero y un uno ahora se pueden recibir múltiples combinaciones. La QKD es un método de enviar información utilizando los bits normales (0 y 1), pero cifrando las claves con cúbits, que son bits cuánticos capaces de estar en dos estados a la vez (0 y 1).
El emisor usa una clave cuántica para codificar el mensaje y lo envía a través de un canal seguro, como la fibra óptica. El receptor utiliza su propia clave cuántica para descifrarlo. Si ambos comparten la misma clave cuántica, el mensaje se transmitirá correctamente entre ellos.
A diferencia de los métodos tradicionales de cifrado, que pueden ser vulnerables a los ataques de ordenadores cuánticos, la criptografía cuántica ofrece un nivel de seguridad teóricamente inquebrantable.
¿Cómo surgió?
Aunque pueda parecer un concepto muy novedoso, la criptografía cuántica nació a partir de los estudios sobre la mecánica cuántica en el siglo XX.
Sus orígenes se remontan a los años setenta. Fue en 1970 cuando se propuso como idea, gracias a Stephen Wiesner y su idea de codificación conjugada.
Sin embargo, hasta 1984 no se publicó el primer protocolo de cifrado cuántico, el BB84 de Charles H. Bennett y Gilles Brassard, que permitió la distribución segura de claves mediante fotones polarizados. Este sistema fue una solución innovadora al problema de la transmisión de información segura.
Desde entonces, la criptografía cuántica ha evolucionado significativamente. En la década de 1990, surgieron nuevas propuestas, como el protocolo E91 desarrollado por Artur Ekert, basado en el entrelazamiento cuántico.
A medida que la tecnología avanzó, los experimentos de laboratorio se transformaron en aplicaciones reales.
Hoy en día, la criptografía cuántica se encuentra en fase de implementación en redes de alta seguridad. En 2016, China lanzó el satélite Micius, que permitió realizar comunicaciones cuánticas seguras a larga distancia.
Empresas tecnológicas y gobiernos han desarrollado redes de distribución cuántica de claves (QKD) para proteger datos sensibles, especialmente en sectores financieros, gubernamentales y militares.
¿Por qué es importante el cifrado cuántico?
El cifrado cuántico es crucial porque las computadoras cuánticas tienen el potencial de romper los sistemas de seguridad actuales basados en algoritmos como RSA o ECC.
Estas computadoras pueden resolver problemas matemáticos extremadamente complejos a una velocidad que haría obsoletos los sistemas de seguridad tradicionales.
La criptografía cuántica promete una solución a este problema al ofrecer una seguridad basada en leyes físicas fundamentales y no en la complejidad computacional.
Uso de la criptografía cuántica
Actualmente, la criptografía cuántica se utiliza principalmente en la transmisión segura de datos a través de redes de telecomunicaciones. Su aplicación más conocida es la distribución cuántica de claves (QKD, por sus siglas en inglés), que permite a dos partes compartir una clave de cifrado secreta sin riesgo de ser interceptada.
Ventajas y desventajas del cifrado cuántico
Ventajas
- Seguridad basada en principios físicos, no en la complejidad computacional.
- Detección inmediata de intentos de intercepción.
- Resistencia a ataques de computadoras cuánticas.
Desventajas
- Infraestructura costosa y compleja.
- Dificultad para implementar en redes globales.
- Sensibilidad a interferencias y limitaciones en la distancia de transmisión.
Ejemplos y aplicaciones reales de la criptografía cuántica
Diversas instituciones y países han desarrollado proyectos de criptografía cuántica. Como ya hemos mencionado, China, por ejemplo, lanzó el satélite Micius en 2016, permitiendo comunicaciones cuánticas seguras a larga distancia.
Empresas como ID Quantique y Toshiba también han implementado soluciones de QKD para redes bancarias y gubernamentales. No obstante, en el futuro, se espera que la criptografía cuántica juegue un papel clave en la seguridad de la información a nivel mundial.
Por lo tanto, la criptografía cuántica representa un salto tecnológico hacia la seguridad absoluta de la información.
Aunque aún enfrenta desafíos técnicos y económicos, su desarrollo es fundamental para proteger los datos en la era de la computación cuántica.