{"id":723,"date":"2019-10-11T10:35:42","date_gmt":"2019-10-11T10:35:42","guid":{"rendered":"http:\/\/www.all4sec.es\/blog\/?p=723"},"modified":"2020-06-25T08:56:26","modified_gmt":"2020-06-25T08:56:26","slug":"las-preguntas-trampa-de-la-computacion-cuantica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/all4sec.es\/blog\/index.php\/2019\/10\/11\/las-preguntas-trampa-de-la-computacion-cuantica\/","title":{"rendered":"Las preguntas \u201ctrampa\u201d de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica"},"content":{"rendered":"

Las preguntas relacionadas con la ciberseguridad que plantea la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/em><\/strong><\/h3>\n

Impresiona leer lo que puede traernos la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en el futuro. Un modelo rupturista que altera el pensamiento tecnol\u00f3gico tradicional para adaptarlo a una forma alternativa de plantear lo que conocemos de nuestra realidad f\u00edsica.<\/p>\n

Resulta llamativo observar c\u00f3mo mientras las mec\u00e1nicas cl\u00e1sica y cu\u00e1ntica no han encontrado a\u00fan una teor\u00eda unificadora, ya existen esquemas de computaci\u00f3n que comienzan a desplazar los patrones cl\u00e1sicos de c\u00e1lculo hacia modelos algor\u00edtmicos alternativos que exploran el uso de conceptos cu\u00e1nticos.<\/p>\n

Qubits y el principio de superposici\u00f3n<\/strong><\/h3>\n

La posibilidad de realizar c\u00e1lculos cu\u00e1nticos se est\u00e1 convirtiendo en una realidad. Su estudio arranc\u00f3 hace m\u00e1s de medio siglo a partir de los trabajos desarrollados por cient\u00edficos como Planck, Schr\u00f6dinger o Heisenberg. Sin embargo, no fue hasta 1982 cuando Richard Feynman<\/a> plante\u00f3 por primera vez la relaci\u00f3n entre la f\u00edsica cu\u00e1ntica y la teor\u00eda de la informaci\u00f3n<\/a>. Y lo hizo manteniendo el paralelismo con la computaci\u00f3n tradicional.<\/p>\n

As\u00ed, al igual que en computaci\u00f3n cl\u00e1sica se defin\u00edan los bits<\/em> como elementos b\u00e1sicos de informaci\u00f3n \u2014unidades que contienen ceros o unos\u2014, en computaci\u00f3n cu\u00e1ntica se definieron los qubits<\/em><\/strong> que tienen la posibilidad de sostener ambos valores simult\u00e1neamente. Un concepto dif\u00edcil de entender, pero que se explica por la posibilidad de almacenamiento de informaci\u00f3n que proporcionan los elementos subat\u00f3micos. Es lo que ha venido defini\u00e9ndose como el principio de superposici\u00f3n<\/a><\/em>. Su implementaci\u00f3n es posible a trav\u00e9s de la polarizaci\u00f3n de fotones, la diferenciaci\u00f3n de los niveles discretos de energ\u00eda de un ion, el spin de un electr\u00f3n, etc. Todas ellas, caracter\u00edsticas objetivables basadas en conceptos cu\u00e1nticos validados por los cient\u00edficos.<\/p>\n

Sin embargo, algunos se preguntar\u00e1n, pero \u00bfc\u00f3mo es posible que una cosa sea algo y lo contrario? La f\u00edsica cu\u00e1ntica lo plantea a trav\u00e9s del \u201cexperimento o paradoja de Schr\u00f6dinger<\/em>\u201d<\/a> que viene a concluir que un qubit<\/em> tiene un valor que puede ser 0 o 1 con una cierta probabilidad y que hasta que no se consulta no se acaba de concretar.<\/p>\n

Bajo esta premisa, los qubits<\/em> pueden variar sus probabilidades de alcanzar el valor 0 o 1 en funci\u00f3n de los cambios que experimenta su entorno \u2014modelados a trav\u00e9s de lo que se conoce como transformaciones de Hilbert<\/a><\/em>. As\u00ed se puede conseguir que las condiciones sean favorables para alcanzar el valor 1 si se incide en los qubits<\/em>, pero solo cuando se consultan se podr\u00e1 saber realmente qu\u00e9 valor tienen.<\/p>\n

Entrelazado cu\u00e1ntico<\/strong><\/h3>\n

Pero no se trata de la \u00fanica caracter\u00edstica relevante para la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Los qubits<\/em> tienen otra propiedad que los hace de enorme valor para el c\u00e1lculo algor\u00edtmico: el entrelazado cu\u00e1ntico<\/a><\/em>. El entrelazado cu\u00e1ntico<\/em> se refiere al hecho de que dos qubits<\/em> pueden quedar emparejados por una caracter\u00edstica, valor o propiedad (estado cu\u00e1ntico<\/em>) tal que, conocido la propiedad de uno de ellos, inmediatamente se extrae la caracter\u00edstica que presenta el otro \u2014por analog\u00eda, algo as\u00ed como el concepto que sostiene el principio de conservaci\u00f3n de la energ\u00eda<\/em>. As\u00ed, por ejemplo, si se produce un entrelazado que obliga a que el spin de un sistema sea nulo, entonces si uno de los qubits<\/em> tiene spin positivo, inmediatamente el spin del otro qubit<\/em> ser\u00e1 negativo. M\u00e1s a\u00fan, ese entrelazado, una vez establecido, no depender\u00e1 de la distancia f\u00edsica a la que se encuentren entre s\u00ed los qubits<\/em>.<\/p>\n

De esta manera, cuando en un sistema entrelazado se consulta el spin de uno de los qubits <\/em>del sistema se sabe cu\u00e1l es el valor del otro qubit<\/em> de forma inmediata, sin que entre ellos medie el env\u00edo de informaci\u00f3n. Se trata de una caracter\u00edstica computacional trascendental y que tiene un enorme impacto en la rapidez con la que se procesa la informaci\u00f3n.<\/p>\n

Asumiendo que todo esto es factible, la pregunta que muchos se har\u00e1n es \u00bfc\u00f3mo cambiar\u00e1 la computaci\u00f3n con la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica? La respuesta parece inmediata: \u201cpermitir\u00e1 operaciones algor\u00edtmicas a velocidades en absoluto comparables con los m\u00e9todos tradicionales\u201d. Y debemos de insistir en este aspecto, porque no estamos hablando de resolver problemas irresolubles, sino de acelerar la resoluci\u00f3n de problemas que actualmente requerir\u00edan recursos computacionales inabordables. Y aqu\u00ed es donde se han levantado algunas alarmas; en particular relacionadas con la ciberseguridad.<\/p>\n

Los algoritmos criptogr\u00e1ficos<\/strong><\/h3>\n

Una de las primeras preocupaciones por este desarrollo de la tecnolog\u00eda cu\u00e1ntica se ha focalizado en los algoritmos criptogr\u00e1ficos<\/em><\/strong>. La criptograf\u00eda es un elemento b\u00e1sico de las comunicaciones actuales. No entraremos a profundizar en c\u00f3mo se definen los m\u00e9todos criptogr\u00e1ficos \u2014sim\u00e9tricos o asim\u00e9tricos\u2014 que se utilizan en el mercado. De una forma o de otra, todos ellos est\u00e1n relacionados por la dificultad de encontrar las claves; claves en las que normalmente intervienen n\u00fameros primos de muchos d\u00edgitos (sin mencionar otros procedimientos menos evidentes como las curvas el\u00edpticas) y que est\u00e1n interrelacionados. Sea cual sea el caso, se trata de mecanismos que dan lugar a problemas computacionalmente complejos y cuya resoluci\u00f3n requerir\u00eda un enorme consumo de recursos que actualmente ser\u00edan inasumibles. Pi\u00e9nsese si no, por ejemplo, en el tiempo que llevar\u00eda factorizar en n\u00fameros primos un n\u00famero de 256 cifras.<\/p>\n

Shor y Grover<\/h3>\n

Ahora bien, utilizando la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica este problema se reduce enormemente. Los tiempos de c\u00e1lculo se hacen accesibles para cualquiera que intente identificar las claves de cifrado del actual modelo de comunicaciones. Esta posibilidad fue demostrada por Peter Shor<\/em><\/a> que elabor\u00f3 un algoritmo que permit\u00eda la factorizaci\u00f3n de un n\u00famero reduciendo su complejidad hasta hacerla abordable, o por Lov K. Grover<\/em><\/a> que desarroll\u00f3 un m\u00e9todo para buscar un elemento en una secuencia no ordenada de componentes lo que permit\u00eda revertir el resultado de una funci\u00f3n, es decir, descifrar un dato cifrado.<\/p>\n

Sea cual sea el caso, lo cierto es que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica introducir\u00e1 cambios significativos a los modelos de computaci\u00f3n, abriendo un abanico de posibilidades hasta ahora consideradas muy lejanas. Cada vez son m\u00e1s los investigadores que comienzan a realizar pruebas de aplicabilidad de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, aunque, bien es cierto, que hasta la fecha solo son experimentos m\u00e1s o menos avanzados, cuyo desarrollo comercial posiblemente tardar\u00e1 una d\u00e9cada en producirse. Pero \u00bfc\u00f3mo afectar\u00e1 este nuevo modelo a la ciberseguridad que utilizamos en la actualidad?<\/p>\n

Impacto en las comunicaciones<\/h3>\n

Como hemos mencionado anteriormente, uno de los principales problemas a los que se enfrenta la ciberseguridad con la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es la posibilidad de romper el cifrado de las comunicaciones<\/em><\/strong>. El cifrado es la base de las autorizaciones necesarias para conectarse a otros dispositivos, para la autenticaci\u00f3n de los usuarios o para la firma de documentos, por poner algunos ejemplos. Romperlo pondr\u00eda a la comunidad frente a un serio problema de confiabilidad.<\/p>\n

Afortunadamente, los investigadores trabajan ya para encontrar un m\u00e9todo que sea realmente robusto ante la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica<\/a> \u2014m\u00e1s all\u00e1 de crear claves de mayor tama\u00f1o y consecuentemente aumentar el n\u00famero de posibilidades. Precisamente, la NIST norteamericana est\u00e1 evaluando 69 algoritmos<\/a> como alternativas al modelo utilizado durante las \u00faltimas d\u00e9cadas; sus conclusiones ser\u00e1n publicadas para 2024. Entretanto, un riesgo colateral persiste de forma latente: alguien podr\u00eda estar capturando informaci\u00f3n cifrada con los algoritmos actuales para guardarla y descifrarla en el futuro con las capacidades propuestas por la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. La pregunta pues que queda en el aire es si somos conscientes de ello y qu\u00e9 podr\u00edamos hacer al respecto.<\/p>\n

Sensores y redes neuronales<\/strong><\/h3>\n

Otro de los principales retos a los que se enfrenta la ciberseguridad con la aparici\u00f3n de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica es el del Machine Learning<\/em> o Inteligencia Artificial<\/em><\/strong><\/a>. Las modernas aplicaciones de an\u00e1lisis de comportamiento, clasificaci\u00f3n de amenazas o predicciones de ataques ser\u00e1n mucho m\u00e1s sencillas con computadores cu\u00e1nticos. De facto, los modelos de redes neuronales que actualmente se utilizan en diferentes aplicaciones de Inteligencia Artificial podr\u00edan verse reemplazados por implementaciones de sensores cu\u00e1nticos que aportar\u00e1n nuevas y desconocidas posibilidades. Posibilidades que permitir\u00edan el desarrollo de nuevas propuestas que podr\u00edan ser utilizadas tanto por defensores como por atacantes y que nos llevar\u00edan a replantearnos servicios como la gesti\u00f3n o la respuesta ante incidentes de ciberseguridad.<\/p>\n

Blockchain <\/strong><\/h3>\n

A los dos retos anteriores se une tambi\u00e9n el desaf\u00edo que la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica supondr\u00e1 para el <\/a>blockchain,<\/em><\/strong> y con \u00e9l a todo el mercado de las criptomonedas. El blockchain<\/em> se fundamenta en el uso federado de un mecanismo de cifrado encadenado basado en la decisi\u00f3n de una mayor\u00eda. Con la aparici\u00f3n de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, ese mecanismo de cifrado podr\u00eda verse amenazados por alguien que podr\u00eda intentar completar un \u201cataque del 51%<\/a>\u201d.<\/em> Por el momento, los estudios realizados por los expertos indican que su \u00e9xito, por diversos motivos entre los que se encuentra el uso de t\u00e9cnicas de hash<\/em>, estar\u00eda en cuesti\u00f3n, pero \u00bfser\u00eda factible?<\/p>\n

Software cu\u00e1ntico<\/strong><\/h3>\n

Finalmente, y no menos importante, podr\u00edamos hablar del cambio de modelo de software que la propia computaci\u00f3n cu\u00e1ntica traer\u00e1 consigo y que abrir\u00e1 la posibilidad a nuevos desaf\u00edos de ciberseguridad imbricados con el propio desarrollo de aplicaciones. Es lo que podr\u00eda definirse como la vulnerabilidad del<\/em> software cu\u00e1ntico<\/em><\/strong>. Actualmente ya existen lenguajes de programaci\u00f3n<\/a> que utilizan sus propias primitivas para codificar algoritmos concebidos con operaciones cu\u00e1nticas<\/a>. Se trata de lenguajes sencillos, pr\u00f3ximos a lo que podr\u00eda ser un lenguaje ensamblador, pero que pronto evolucionar\u00e1n a nuevos niveles de abstracci\u00f3n. De hecho, si nos pusi\u00e9ramos a analizar estos lenguajes, llegar\u00edamos a la conclusi\u00f3n de que la forma de pensar y de implementar algoritmos con ellos responden a un cambio de paradigma en el desarrollo de software<\/strong>. Tareas como el an\u00e1lisis de c\u00f3digo, la correcci\u00f3n de vulnerabilidades o las t\u00e9cnicas de hacking mutar\u00e1n, con certeza, a modos de actuaci\u00f3n completamente diferentes a los que conocemos en la actualidad, dando lugar a nuevas propuestas qui\u00e9n sabe si de Firewalls, Gestores de Identidad o productos de antivirus.<\/p>\n

La paradoja latente<\/h3>\n

Todas las posibilidades referidas en los puntos anteriores se muestran realmente factibles. Ahora bien \u2014y siguiendo con el modelo cu\u00e1ntico\u2014 tambi\u00e9n podr\u00eda ocurrir lo contrario. Podr\u00edamos hipot\u00e9ticamente concluir que con la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica se abrir\u00e1 un nueva escenario industrial que se har\u00e1 m\u00e1s robusto y eficiente<\/a>, que encontraremos soluciones de cifrado inviolable frente a los ataques de fuerza bruta, que evitaremos que los ciberdelincuentes nos ganen ventaja en el uso de t\u00e9cnicas de Machine Learning<\/em> aplicadas a la ciberdefensa, que blindaremos el blockchain<\/em> hasta convertirlo en el nuevo paradigma de seguridad en las transacciones, que desarrollaremos sensores y aplicaciones seguras, o incluso que definiremos modelos de programaci\u00f3n robustos y menos propenso a errores. Todo puede pasar. No en vano, y parafraseando a Dilbert<\/em> <\/a>en una de sus innumerables tiras humor\u00edsticas, \u201ccu\u00e1nticamente, conjeturar con la certeza de lo que ocurrir\u00e1 en un futuro podr\u00eda ser una pregunta trampa”.<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Las preguntas relacionadas con la ciberseguridad que plantea la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica Impresiona leer lo que puede traernos la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica en el futuro. Un modelo rupturista que altera el pensamiento tecnol\u00f3gico tradicional para adaptarlo a una forma alternativa de plantear lo que conocemos de nuestra realidad f\u00edsica. 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