Física cuántica para reforzar la seguridad informática

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Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha desarrollado un método que, aplicando las leyes de la física cuántica, muestra una nueva manera de romper los algoritmos en los que se basa la gran mayoría de sistemas de cifrado usados en la actualidad en el ámbito de la seguridad informática. De hecho, y a pesar de que los usuarios cada vez recurran a contraseñas más seguras, los servidores que alojan la información o los dispositivos siguen siendo vulnerables ante posibles ataques.

Una de las claves de los procesos de cifrado de las comunicaciones es la factorización. Cuando una persona envía información cifrada a través de internet el proceso que se sigue es complejo. Según ha explicado Vicente Martín, uno de los autores del estudio, “los datos son cifrados para enviarlos al lugar de destino y para ello se utilizan pares de claves cuya seguridad descansa finalmente en la dificultad de descomponer un número grande en sus factores primos. Es la supuesta complejidad computacional de este problema, aparentemente sencillo pero que ha resistido siglos de investigación en matemáticas, lo que confiere seguridad a la mayoría de algoritmos de cifrado usados en la actualidad”.

Aunque el problema de factorización haya resistido hasta ahora todos los esfuerzos de los criptoanalistas, lo cierto es que su complejidad computacional real es todavía desconocida. Lo que sí se sabe es que, usando un ordenador cuántico en lugar de uno clásico, el problema sería fácil de resolver. En 1995 Peter Shor desarrolló un algoritmo que resolvía el problema recurriendo a un ordenador capaz de manipular qubits, el análogo cuántico de los bits.

Sin necesidad de un ordenador cuántico

Salvar la necesidad de un ordenador cuántico programable completamente funcional para poder ejecutar el algoritmo de Shor ha sido el problema en el que han trabajado los investigadores de la UPM. Para ello han desarrollado una nueva estrategia basada en el diseño de un simulador cuántico: un sistema físico cuya evolución resuelve el problema. Este tipo de dispositivos cuánticos son menos versátiles que un ordenador cuántico pero son equivalentes en lo que hacen y también son, en principio, tecnológicamente más accesibles.

Según ha afirmado Jose Luis Rosales, investigador de la UPM, “lo primero que hicimos fue redefinir el problema de modo que ya no tengamos que esperar a tener un ordenador cuántico completamente operativo para poder utilizar con normalidad el algoritmo creado por Shor. Hemos reformulado el problema de la factorización entera de un número grande en otro aritméticamente equivalente que depende de una función de los factores primos. Esa función puede asociarse con la energía de un dispositivo cuántico que puede medirse para obtener los factores”.

Finalmente los investigadores han afirmado que, gracias a estos avances, “tal vez sea el momento de plantearse seriamente en incorporar otros protocolos de seguridad, que no estén basados en complejidad computacional, al arsenal de la criptografía. La misma física nos da la criptografía cuántica, basada en principios que nunca podrá romper ningún ordenador, sea cuántico o clásico”.

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