Criptografía cuántica

Publicado en por Emma Rodriguez


La palabra criptografía  viene del griego, «oculto», graphos, «escribir», literalmente «escritura oculta».

Del Antiguo Egipto a la era digital, los mensajes cifrados han jugado un papel destacado en la Historia.

Arma de militares, diplomáticos y espías, son la mejor defensa de las comunicaciones y datos que viajan por Internet.

Los criptogramas han protagonizado buena parte de los grandes episodios históricos y un sinfín de anécdotas. Existen mensajes cifrados entre los 64 artículos del Kamasutra, el manual erótico hindú del Vatsyayana, abundan en los textos diplomáticos y pueblan las órdenes militares en tiempos de guerra.

Los físicos han intentado en vano, durante generaciones, comprender los procesos fundamentales que gobiernan el comportamiento de átomos y moléculas.
Las reglas que gobiernan este comportamiento son conocidas como mecánica cuántica.

La criptografía cuántica, ¿qué es?


 

Un equipo de científicos europeos ha logrado batir el record en comunicación cuántica al conseguir unir mediante este tipo de transmisión los 144 kilómetros que separan dos puntos de las islas canarias de Tenerife y La Palma.

El anterior record estaba en sólo 23 kilómetros. Esta nueva "marca" es un paso más hacia la utilización de la criptografía cuántica para proporcionar comunicaciones imposibles de "pinchar" o espiar y tendrá aplicaciones en breve en la transmisión de información totalmente segura entre satélites o de satélites a centros de comunicación de cualquier parte del mundo.

 

El futuro está en la encriptación o criptografía cuántica, una tecnología que se remonta a los años ochenta y cuya segunda generación ya está aquí.

 

La criptografía cuántica nos permitirá usar nuevas formas de cifrado que resultarán virtualmente indescifrables.

En palabras de Christian Monyk, uno de los responsables del proyecto europeo SECOQC (Desarrollo de una Red Global para la Comunicación Segura Basada en la Criptografía Cuántica), "la información que se transporta puede leerse sólo una vez y ningún fisgón puede descifrar las claves sin ser descubierto". La tecnología permite refrescar infinidad de veces por segundo las claves con las que se transmite la información.

Esta teoría puede parecer ciencia ficción, pero podría estar en marcha en 2010 si se cumplen las previsiones de Vicente Martín, profesor de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid y director del Grupo de Investigación en Información y Computación Cuántica.


Martín y su equipo han desarrollado una red metropolitana basada en criptografía cuántica, la primera de las tres que existen en el mundo que puede desplegarse sobre las redes ya existentes, por lo que "el desarrollo y aplicación de la tecnología es más barata con el mismo nivel de seguridad", dice Martín.

 

El proyecto cuenta con un presupuesto de 31 millones de euros y está apoyado por un consorcio de 12 empresas y 15 organismos públicos de investigación.

 

De momento, "se prevé que los primeros usuarios sean organismos interesados en contar con alta seguridad, como el Ejército, el Gobierno, los bancos o empresas que necesiten seguridad extra", predice Martín. Telefónica, que lidera el consorcio de empresas investigadoras, ya está implantando una nueva red a base de fibra óptica pasiva que permitirá introducir en su interior corrientes de qubits que convivirían con los fotones de las telecomunicaciones convencionales, sin provocar interferencias.

¿Cómo funciona?

 

La mayoría de sistemas de cifrado actuales se basan en la utilización de combinaciones numéricas para ocultar la información. Utilizan problemas matemáticos difíciles de resolver por los ordenadores actuales, como descomposiciones de números primos muy grandes. Esas combinaciones numéricas son tan complejas que garantizan que la información no pueda ser descifrada... pero esto no es estrictamente cierto.


Esas claves son suficientemente complejas como para garantizar que no pueden descifrarse en un cierto período de tiempo, lo suficientemente largo como para ser consideradas seguras. Haciendo honor a la frase de Sherlock Holmes "... Lo que un hombre puede esconder, otro hombre puede descubrirlo..." , cualquier mensaje cifrado puede ser descifrado por cualquier ordenador si dispone de suficiente tiempo.


Actualmente, un ordenador personal puede necesitar varias horas para descifrar una clave de 256bit. Pero podría tardar varios años en descifrar una de 512bit. En la práctica, para muchas aplicaciones una clave de 40bit puede considerarse segura, pero para otras puede ser necesaria una de 2048bit. Hoy en día la autoridades que manejan información sensible consideran que una encriptación de 1024bit ya es insegura, y recomiendan utilizar claves de al menos 2048bit.


Esta aproximación a la criptografía tiene una debilidad intrínseca, y es que se basa en la falta de velocidad de cálculo de los procesadores actuales.

En un futuro próximo, la computación cuántica nos permitirá descifrar con relativa facilidad esas claves. Los problemas matemáticos que plantean podrán ser resueltos con celeridad suficiente como para dejar obsoleto ese sistema de encriptación.


Pero hay otra aproximación al problema de la encriptación. La física cuántica nos dice que no se puede medir un sistema sin alterarlo. Con el mismo acto de medirlo ya lo estamos alterando de alguna manera. La criptografía cuántica se basa en ese principio para encriptar la información.


Si alguien intenta leer el mensaje sin la clave correcta, la información se destruye en el proceso, emulando la idea de Leonardo DaVinci en su criptex.


El criptex es un dispositivo de forma cilíndrica creado para ocultar secretos en su interior. En el interior del criptex se encuentra un papiro el cual esta enrollado en una probeta con vinagre. Esta probeta se rompe con un mecanismo si el criptex se fuerza o recibe un golpe, arruinando el papiro. De este modo, la única forma de abrirlo es sabiendo la contraseña. El criptex esta rodeado de letras o números que se giran formando palabras. Cuando se alinean correctamente, se podrá abrir el criptex.

 

Normalmente se utilizan los fotones de luz como vehículo de información.

Se polarizan mediante filtros, haciendo que vibren en una dirección determinada, y se envían. El receptor conoce la combinación de filtros usada por el emisor y la utiliza para recibir los fotones. La única manera de leer la información de esos fotones es hacerla pasar por filtros que estén orientados del mismo modo en que fueron enviados.

Sólo hay una oportunidad de leer la información contenida en un fotón. Porque el mismo acto de filtrarlo altera su estado de vibración, así que la información se pierde si el filtro no es el correcto.

Si alguien intenta interceptar los fotones para descifrarlos, al no conocer la combinación de filtros adecuada nunca tendrá acceso a la información. Además, al intentar leer los fotones los estará corrompiendo. De manera que el receptor original verá las alteraciones provocadas por el intruso y sabrá de su presencia.

 

Una razón para que aún no haya una aplicación práctica extendida de esta tecnología es que la comunicación debe hacerse por un canal cuántico limpio, que no altere los fotones durante el viaje. De momento se ha conseguido probar un canal válido para este tipo de comunicación de unos 150Km de largo usando fibra óptica. Una distancia semejante se ha alcanzado probando comunicaciones entre satélites en órbita, donde la densidad de la atmósfera es tan tenue que casi no altera los fotones.


Otro campo que requiere avances es el de la tecnología necesaria para transmitir la señal. La tecnología necesaria en el emisor para codificar y enviar la señal, así como en el receptor para recibir y descodificar la información. Todo en tiempo real.

 

Estas investigaciones auguran un brillante futuro a la informática: es un paso más para la llegada de los ordenadores cuánticos.

También puede favorecer las inversiones y las apariciones de proyectos en este campo... quién sabe a donde llegaremos, pero estaremos atentos.


Fuentes:

Tendencias 21.

Diario Público.es

 

Etiquetado en Tecnología

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