Analizamos los últimos desarrollos en computación cuántica: ¿conseguirá acabar con la seguridad criptográfica en pocos años?

La computación cuántica es un campo emergente y prometedor dentro de la ciencia de la computación que se basa en los principios de la mecánica cuántica. El desarrollo en este campo de la ciencia es cada vez más rápido y empresas y organismos privados como Google ya están poniendo a punto sus potentes ordenadores cuánticos. Si se mantiene el rápido ritmo al que estos grupos están desarrollando sus máquinas también se reducirá el tiempo necesario para mejorar o sustituir los algoritmos criptográficos de protección.

Esta posible forma de descifrar algoritmos de protección viene del cambio del bit, la estructura fundamental de la computación, al cúbit (abreviatura de «bit cuántico») y su capacidad para contener cantidades ingentes de datos. Después de reclamar la supremacía cuántica en 2019, Google Quantum AI ha construido ahora la segunda generación de un ordenador que puede digerir y procesar una cantidad absolutamente masiva en un tiempo récord, lo que les permite atacar los mecanismos de autenticación hasta romperlos.

Y esto es solo el principio

La computación cuántica es una tecnología peculiar, muy susceptible a los problemas causados por interferencias que afectan notablemente a su rendimiento, pero muy prometedora. Si se consigue que el procesamiento sea lo suficientemente silencioso como para que se le pueda sacar el máximo rendimiento, la potencia de cálculo cambiará radicalmente en varios órdenes de magnitud.

Para ello, un nuevo sistema que minimiza estas interferencias y permite procesar información utilizable emplea un esquema llamado muestreo aleatorio de circuitos (RCS), que permite procesar 70 cúbits, frente a los 53 cúbits que permitía la anterior generación en el procesador cuántico Sycamore. Esta diferencia es absolutamente enorme en términos de potencia de procesamiento. Se están haciendo esfuerzos considerables para llegar a un procesamiento de cúbits aún mayor, si la tecnología puede hacer que la computación cuántica produzca menos interferencias, optimizar su rendimiento en medio de un mayor número de interferenicas o, lo que es más probable, ambas cosas.

Sin embargo, incluso con el nivel actual de potencia de cálculo, el equipo de investigadores de ESET estima que «los superordenadores que el mundo está utilizando ahora se convertirán rápidamente en dinosaurios, algo parecido a condensar la potencia de cálculo del mainframe de ayer en un smartphone que probablemente tengas en el bolsillo. Y no se trata sólo de la escala de la velocidad de cálculo: la computación cuántica es por naturaleza masivamente paralela, con cúbits capaces de calcular efectivamente muchas cosas al mismo tiempo”.

Con el aspecto del decorado de una película de ciencia ficción, el último desarrollo de Google está batiendo récords de velocidad y promete mucho más. Eso significa que la criptografía que utilizamos a diario y que conforma los mecanismos que utilizamos para hacer que la autenticación de prácticamente todo sea demasiado difícil de adivinar o de someter a ingeniería inversa acaba de volverse más vulnerable.

Los tokens criptográficos de uso generalizado basan su seguridad en si las plataformas informáticas actuales podrían iterar a través de suficientes combinaciones para adivinar la combinación correcta y descifrar las credenciales en un plazo de tiempo asumible. Incluso utilizando superordenadores modernos con criptografía moderna de uso generalizado, adivinar la combinación correcta podría llevar años, posiblemente muchos años.

Pero lo que los superordenadores modernos pueden adivinar en muchos años, la segunda generación del procesador Sycamore que utiliza RCS puede adivinarlo en segundos o minutos, lo que significa que es concebible que pueda romper los actuales algoritmos de seguridad de los «ordenadores clásicos».

¿Qué será lo próximo en encriptación? Existe un campo de estudio que utiliza la informática cuántica para generar estos cálculos mucho más complejos que serían más difíciles de adivinar. Esto se debe en parte al aumento de las limitaciones prácticas actuales de lo que se considera un «número aleatorio» por la computación clásica, que luego se convierte en la semilla de

algoritmos mucho más seguros utilizados en criptografía. Incluso entonces, cuando se produzca la nueva «aplicación asesina» cuántica, tardará años en desplegarse.

Incluso si se desplegara rápidamente, es muy poco probable que los enjambres de aparatos de seguridad que existen actualmente (pensemos en el hardware de enrutamiento para toda Internet o en la tecnología de tokens criptográficos a nivel gubernamental) puedan adoptar inicialmente los nuevos esquemas sin actualizaciones significativas de hardware. Esto no significa que todos los “malos” vayan a poder salir corriendo a construir un superordenador cuántico, ya que son enormes y muy caros, pero los sospechosos habituales de ser estados-nación están sin duda interesados en hacer un pedido.

La computación cuántica también promete acelerar rápidamente los motores de inteligencia artificial  y aprendizaje automático de formas difíciles de conceptualizar. Si a esto añadimos la resolución de problemas asombrosamente complejos, como la modelización meteorológica, o la comprensión de pilas gigantescas de datos que parecen desalentadores, como la detección de amenazas complejas, se puede ver el atractivo que proporciona esta revolución cuántica.

Mientras tanto, seguimos intentando que la gente adopte la autenticación multifactor, por lo que los fundamentos de la seguridad siguen siendo aplicables, y lo seguirán siendo durante algún tiempo en el futuro. Pero hay que ir concibiendo que una plataforma de computación cuántica estará en nuestros futuros, tal vez incluso en tu bolsillo en un iPhone 73.

Cameron Camp. Accede al post en inglés aquí.