Computación cuántica y ciberseguridad: Un arma de doble filo

La tecnología cuántica se basa en las extrañas reglas de la física cuántica, que rigen el comportamiento de las partículas más pequeñas de la naturaleza, como átomos, fotones y electrones. Estas partículas pueden hacer cosas que a nuestra intuición cotidiana le parecen imposibles o paradójicas, como estar en dos lugares a la vez o influirse mutuamente de forma instantánea a grandes distancias.

La tecnología cuántica explota estos fenómenos para crear dispositivos capaces de realizar tareas que están fuera del alcance de la tecnología clásica, como generar números verdaderamente aleatorios, cifrar datos con una seguridad indescifrable o resolver problemas que a un ordenador normal le llevarían miles de millones de años.
Dadas estas "capacidades", las aplicaciones podrían ser infinitas. Piénselo. ¿No sería genial poder influir instantáneamente en un objeto situado a miles de kilómetros de distancia?

Para la ciberseguridad, la tecnología cuántica encierra la promesa de crear una seguridad verdaderamente inquebrantable, un sueño para la mayoría de los profesionales. Sin embargo, como ocurre con todas las tecnologías, la computación cuántica también podría utilizarse con fines nefastos y causar daños y sufrimientos incalculables.

Sin embargo, para comprender sus ventajas y peligros potenciales, primero tenemos que entender la tecnología (o al menos intentarlo). Para los genios (nerds) que ya entendéis la computación cuántica, podéis pasar a la sección de aplicaciones.

¿Qué es la tecnología cuántica?

La tecnología cuántica es un término elegante para cualquier cosa que utilice las extrañas reglas de la física cuántica para hacer algo interesante o útil. La física cuántica es la ciencia de lo muy pequeño, como los átomos y los electrones, que se comportan de formas distintas a las que vemos en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, las partículas cuánticas pueden estar en dos estados a la vez, como una moneda que sale cara y cruz, o pueden afectarse mutuamente de forma instantánea a grandes distancias, como dos amigos que pueden leerse la mente. Esto se llama superposición cuántica y entrelazamiento cuántico, y son algunas de las características clave de la tecnología cuántica.

Algunas aplicaciones clave de la tecnología cuántica

Ya hay muchos ejemplos de tecnología cuántica en acción, como generadores cuánticos de números aleatorios, sistemas cuánticos de distribución de claves, dispositivos cuánticos de cifrado, relojes cuánticos, termómetros cuánticos, brújulas cuánticas, cámaras cuánticas, microscopios cuánticos, radares cuánticos, láseres cuánticos, satélites cuánticos y chips cuánticos. Algunos de ellos ya están disponibles en el mercado, mientras que otros aún están en fase de desarrollo o prueba.

Aplicación de la tecnología cuántica a la ciberseguridad

La tecnología cuántica puede utilizarse de muchas maneras para mejorar la seguridad y la privacidad de las comunicaciones y los datos. He aquí algunas de las aplicaciones más prometedoras de la informática cuántica para la ciberseguridad:

Generación cuántica de números aleatorios:

Los números aleatorios son esenciales para muchas tareas criptográficas, como la generación de claves, el cifrado de datos o la firma de mensajes. Sin embargo, generar números verdaderamente aleatorios no es fácil, ya que la mayoría de los métodos clásicos dependen de algunas fuentes predecibles, como procesos físicos, fórmulas matemáticas o entradas del usuario. La generación cuántica de números aleatorios es una forma de producir números aleatorios que garantizan ser impredecibles e imparciales, utilizando fenómenos cuánticos como la desintegración de los átomos radiactivos, la polarización de los fotones o el espín de los electrones. La generación cuántica de números aleatorios puede proporcionar un mayor nivel de seguridad y fiabilidad para la comunicación segura y el cifrado.

Distribución cuántica de claves:

La distribución de claves es el proceso de compartir claves secretas, o contraseñas, entre dos o más partes, como Alice y Bob, que desean comunicarse de forma segura. Sin embargo, la distribución de claves es vulnerable a las escuchas, la interceptación o la manipulación por parte de un tercero, como Eve, que quiera espiar o sabotear la comunicación. La distribución cuántica de claves es una forma de crear y compartir claves secretas que son imposibles de descifrar o interceptar, utilizando partículas cuánticas, como fotones, como mensajeros, y el entrelazamiento cuántico, como garantía. El entrelazamiento cuántico es un fenómeno en el que dos o más partículas cuánticas están unidas de tal manera que sus estados están correlacionados, aunque estén separadas por grandes distancias. Esto significa que si Alice y Bob comparten partículas entrelazadas, pueden utilizarlas para generar y verificar claves secretas, y detectar cualquier intento de Eve de interferir en la comunicación. La distribución cuántica de claves puede proporcionar un mayor nivel de seguridad y confianza para la comunicación segura y el cifrado.

Cifrado cuántico:

El cifrado es el proceso de transformar datos, como texto, imágenes o audio, en un código secreto, o texto cifrado, que sólo puede ser leído por el destinatario, que posee la clave o contraseña correspondiente para descifrarlo. Sin embargo, el cifrado es vulnerable al descifrado, o ruptura del código, por parte de un tercero, como Eve, que tenga acceso a un ordenador potente, como un ordenador cuántico, que pueda descifrar el algoritmo o método de cifrado. El cifrado cuántico es una forma de mejorar la seguridad y la privacidad de los datos mediante el uso de tecnología cuántica, como la generación cuántica de números aleatorios, la distribución cuántica de claves o la corrección cuántica de errores, para cifrar y descifrar datos. El cifrado cuántico puede proporcionar un mayor nivel de seguridad y resistencia para la seguridad y privacidad de los datos.

Algoritmos resistentes a la cuántica:

Los algoritmos son conjuntos de reglas o instrucciones que indican a un ordenador cómo realizar una tarea específica, como cifrar o descifrar datos, o resolver un problema. Sin embargo, los algoritmos son vulnerables a los ataques, o a encontrar atajos o puntos débiles, por parte de un tercero, como Eve, que tenga acceso a un ordenador potente, como un ordenador cuántico, que pueda explotar las limitaciones o defectos del algoritmo. Los algoritmos resistentes a la cuántica son algoritmos diseñados para resistir o soportar los ataques de los ordenadores cuánticos, mediante el uso de técnicas matemáticas, como la criptografía basada en celosías, la criptografía basada en códigos o la criptografía multivariante, que son difíciles o imposibles de resolver para los ordenadores cuánticos. Los algoritmos resistentes a la cuántica pueden proporcionar un mayor nivel de seguridad y solidez para protegerse de los ataques cuánticos.

Amenazas y riesgos de la informática cuántica para la ciberseguridad

La informática cuántica no es sólo una oportunidad para la ciberseguridad, sino también una amenaza. La tecnología cuántica puede utilizarse de muchas maneras para comprometer la seguridad y la privacidad de las comunicaciones y los datos. He aquí algunas de las amenazas y riesgos más peligrosos de la informática cuántica para la ciberseguridad:

Hacking cuántico:

La piratería cuántica es el acto de explotar las vulnerabilidades o debilidades de la tecnología cuántica, como los sensores cuánticos, las redes cuánticas o los dispositivos de cifrado cuántico, para obtener acceso no autorizado, robar información o causar daños. La piratería cuántica puede utilizar varios métodos, como los ataques cuánticos de canal lateral, los ataques cuánticos de inyección de fallos, los ataques cuánticos de troyanos o los ataques cuánticos man-in-the-middle. La piratería cuántica puede tener varios objetivos, como romper la seguridad de la distribución de claves cuánticas, interceptar o alterar la comunicación cuántica o sabotear dispositivos o sistemas cuánticos.

Descifrado cuántico:

El descifrado cuántico consiste en utilizar un ordenador cuántico para romper el cifrado de datos clásicos, como texto, imágenes o audio, que están protegidos por las normas y protocolos criptográficos actuales, como RSA, ECC o AES. El descifrado cuántico puede utilizar varios algoritmos, como el algoritmo de Shor, el algoritmo de Grover o el algoritmo de Simon, para encontrar las claves secretas, o contraseñas, que se utilizan para cifrar y descifrar los datos. El descifrado cuántico puede tener diversas repercusiones, como exponer información sensible o confidencial, violar la seguridad y la privacidad de los datos o socavar la confianza en la comunicación y los datos.

Engaño cuántico:

La suplantación cuántica utiliza la tecnología cuántica para crear datos falsos o falsificados, como firmas, certificados o identidades, que son indistinguibles de los reales, y utilizarlos para engañar o manipular a otras partes, como Alice y Bob, que confían en ellos para su autenticación y verificación. La suplantación cuántica puede utilizar varias técnicas, como la clonación cuántica, la falsificación cuántica o la marca de agua cuántica, para copiar o modificar los datos sin ser detectados. La suplantación cuántica puede tener diversas implicaciones, como suplantar o inculpar a otras partes, eludir o comprometer las medidas de seguridad, o provocar fraude o corrupción.

Denegación de servicio cuántico:

La denegación de servicio cuántica es el acto de utilizar la tecnología cuántica para interrumpir o degradar la disponibilidad y el rendimiento de redes, dispositivos o sistemas clásicos o cuánticos, abrumándolos con peticiones, mensajes o señales excesivos o maliciosos. La denegación de servicio cuántica puede utilizar diversas estrategias, como la interferencia cuántica, la interferencia cuántica o la inundación cuántica, para interferir o bloquear el funcionamiento normal de las redes, dispositivos o sistemas. La denegación de servicio cuántica puede tener varios efectos, como ralentizar o colapsar las redes, dispositivos o sistemas, impedir o retrasar la entrega de comunicaciones o datos, o causar errores o pérdidas de comunicaciones o datos.

La computación cuántica es un arma de doble filo que podría abrir posibilidades asombrosas o desencadenar consecuencias devastadoras para la ciberseguridad. Por eso es importante conocer los peligros y retos de la tecnología cuántica y prepararse para la era cuántica.