Desde que Alan Turing logró descifrar la máquina Enigma en la Segunda Guerra Mundial, la informática ha avanzado hasta puntos que hace tan solo dos décadas eran impensables. El mundo de la computación está cada vez más cerca de  ser el paradigma de la inteligencia perfecta, pudiendo llegar incluso a superar el razonamiento humano.

El último avance con el que se espera revolucionar por completo el mundo tecnológico es la computación cuántica. Actualmente, el poder de computación de un ordenador aumenta considerablemente año a año, pero en base (principalmente) a la disminución del tamaño de sus componentes tal y como avecinó Moore. Por el contrario, la computación cuántica revoluciona la forma de trabajar de los ordenadores haciendo uso de la mecánica cuántica, un campo científico prácticamente inexplorado.

Una computación no tan “extremista”

El sistema sobre el que se sustenta la computación clásica es el sistema binario. Es decir, todo lo que mandamos y recibimos se codifica en sendas cadenas de ‘1’ y ‘0’, sea cual sea la codificación utilizada y siempre que esta sea digital. En la computación cuántica los datos no toman solamente dos valores, ya que la física moderna permite dejar atrás los bits y trabajar sobre lo que se conoce como qubits. De ahí la idea de que la computación cuántica no sea tan extremista como la binaria.

Un qubit (bit cuántico) es un sistema cuántico de estados que se apoyan sobre dos estados básicos, los cuales nos recuerdan mucho a los estados binarios: |0} y |1}, comúnmente llamados ket cero y ket uno, respectivamente. El principal motivo por el cual la mayoría de científicos apuestan por el qubit es la cantidad de estados que estos sistemas de información pueden adoptar, pues el resto de estados de los que podemos hacer uso nacen a partir de combinaciones algebraicas de los dos estados fundamentales: α|0} + β|1}. Es decir, un bit puede contener un ‘0’ o un ‘1’, mientras que un qubit puede ser un ‘0’ y un ‘1’ a la vez.

Estados que puede adoptar un qubit.
Estados que puede adoptar un qubit.

En la teoría cuántica aún existen otros tipos de sistemas mucho más abstractos que los qubit, como por ejemplo los qutrit, los cuales pueden adoptar más de dos estados diferentes a la vez. En el caso de los qutrit, puede haber estados que toman 3 valores a la vez haciendo uso de la combinación algebraica anteriormente comentada: 0, 1 y 2.

El fin de la seguridad binaria

Como ya habréis adivinado, la computación binaria no tiene nada que hacer contra la computación cuántica. Las posibilidades que brinda un ordenador que trabaja con qubits son mucho mayores que aquellos que trabajen con bits. Esto implica que el lanzamiento de los ordenadores cuánticos no solo traerá innovación, si no un gran número de problemas de ciberseguridad que tendremos que ser capaces de solucionar de inmediato.

Algunos sistemas modernos como SSL o HTTPS utilizan tanto la criptografía simétrica como la criptografía asimétrica. Este último es casi imposible de romper utilizando un ordenador binario convencional, ya que se podría tardar docenas de millones de años en descifrar la clave de la comunicación. Con un ordenador cuántico, una clave codificada con criptografía asimétrica se podría resolver en pocos minutos si la tecnología cuántica empleada fuese la óptima.

 “Bing Bang Theory” habla en muchas ocasiones de teorías cuánticas.
“Bing Bang Theory” habla en muchas ocasiones de teorías cuánticas.

Sin embargo, la propia física cuántica plantea una solución para el modelo de computación que ella misma predice. Según el principio del “efecto observador”, cada vez que se observa un fenómeno cuántico, éste cambia para siempre. Siguiendo esta premisa, siempre que alguien intenta espiar una conexión, se altera el mensaje que se transmite. Esto implica que basta con comprobar el estado de la comunicación y, en el caso de notar alguna anomalía, romper dicha comunicación y volver a establecer una clave de nuevo.

Pero no todo es tan fácil como parece, pues ya hay hackers que afirman que haciendo uso de fotodetectores dotados de potentes láseres se puede acceder a una comunicación cuántica sin que esta se vea afectada lo más mínimo.

Los ordenadores cuánticos en el presente

Actualmente, es imposible construir un ordenador cuántico tal y como lo mencionan las teorías descritas anteriormente. Aún después de muchos millones invertidos en investigación, no se encuentra la manera de mantener entrelazados a los qubits el tiempo necesario como para realizar los cálculos y medir el resultado.

A pesar de las complicaciones anteriores, la compañía canadiense D-Wave afirma haber desarrollado un equipo cuántico de 1000 qubit que ya está a la venta. O al menos eso dice la empresa responsable de su construcción, ya que la mayoría de expertos afirman que simplemente es un ordenador clásico no determinista.

Sus creadores admiten que es capaz de encontrar fallos de programación en el software del jet F-35, pero que aún no está preparado para llevar a cabo tareas como la factorización de enteros, necesaria para explotar los algoritmos de encriptación más famosos.  El D-Wave 2x es capaz de procesar información 600 veces más rápido que los ordenadores convencionales, y eso que solamente cuenta con 1000 qubits.

Como podéis comprobar, los avances en este campo son pequeños pero significativos. Se espera que, en el futuro no muy lejano, los ordenadores cuánticos salten al mercado y estén al alcance de todos.

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