En un futuro próximo, la computación cuántica nos permitirá descifrar, de manera relativamente fácil, la información cifrada con los métodos actuales. Sin embargo, otra aplicación de la física cuántica, la criptografía cuántica, nos permitirá usar nuevas formas de cifrado que resultarán virtualmente indescifrables. Su aplicación práctica está más cerca gracias a una investigación del laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. Sus desarrollos hacen viable la comunicación de banda ancha en canales cifrados cuánticamente. Por Rubén Caro.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. En algunos ámbitos incluso se ha intentado declarar ilegal el uso de encriptaciones tan potentes sin autorización, porque eso facilitaría la ocultación de datos a las autoridades.
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.
Nuevo principio 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.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.
Canal limpio
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. Hasta ahora era necesario usar sistemas criogénicos y combinaciones complejas de dispositivos ópticos avanzados. Sin embargo, los técnicos del laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge han desarrollado un par emisor-receptor que resuelve en gran medida este problema. Han creado un sistema que utiliza un láser atenuado como emisor de fotones, y un detector compacto de fotodiodos como receptor. Ambos son capaces de trabajar a altas velocidades. Según su estudio, utilizando estos dispositivos sería viable la comunicación de banda ancha de alta seguridad en canales de fibra óptica.
El hecho de que se haga viable la encriptación cuántica es una buena noticia para entes tan importantes como los gobiernos o la banca, puesto que la confidencialidad de las comunicaciones es básica para ellos. Apacigua los recelos que podrían albergar ante la llegada de los computadores cuánticos, que podrían suponer una amenaza para su seguridad. También puede favorecer las inversiones y las apariciones de proyectos en este campo, como éste en España sobre la creación en 2010 de una red metropolitana de criptografía cuántica.
Lunes 18 Mayo 2009
Rubén Caro
Artículo original en Tendencias 21
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