El mundo de las computadoras y la ciberseguridad es un entorno en constante cambio, con nuevas herramientas como el aprendizaje automático y la IA que se crean a diario. Una idea, que poco a poco se ha convertido en mucho más que una simple idea, es la computación cuántica. Con la computación cuántica, nuevas... cifrado Se pueden crear algoritmos que sean muchas veces más potentes que los clásicos. criptografía usamos hoy.
Si bien la computación cuántica puede ofrecer numerosas ventajas para la criptografía, también puede ser utilizada por actores de amenazas para crear nuevo malware capaz de descifrar algoritmos criptográficos clásicos en la mitad de tiempo o incluso menos. Afortunadamente, por ahora, las computadoras cuánticas aún están lejos de estar completamente desarrolladas y ser utilizables, pero su empresa aún puede empezar a prepararse para la revolución cuántica antes de que comience.
¿Qué es la Computación Cuántica?
El funcionamiento de la computación clásica consiste en que las operaciones se realizan en forma de bits. Estos bits pueden tener un valor de 0 o 1 en un momento determinado. La computación cuántica aprovecha el concepto de superposición de la mecánica cuántica. La superposición se produce cuando algo, como un bit, se encuentra en dos estados a la vez. Esto significa que los bits cuánticos, o cúbits, pueden estar en el estado 1 y 0 simultáneamente.
Realizar un cálculo en un conjunto de dos bits clásicos requiere cuatro cálculos, ya que los bits pueden configurarse como 00, 11, 01 o 10. Con la computación cuántica, dado que los cúbits pueden estar en los cuatro estados simultáneamente, el ordenador cuántico puede realizar cálculos en los cuatro estados simultáneamente. Dado que los ordenadores cuánticos pueden realizar cuatro cálculos simultáneamente en dos cúbits, un ordenador cuántico en pleno funcionamiento podría descifrar la mayoría de los algoritmos de cifrado clásicos en cuestión de días, e incluso horas, en algunos casos.
Esto causa graves problemas a nuestros sistemas de cifrado modernos. Algunos algoritmos de cifrado, como RSA, utilizado en la mayoría de las transacciones de comercio electrónico, basan su seguridad en que la clave privada se genera factorizando un número que es el producto de dos números primos grandes.
Esto es extremadamente difícil de lograr con las computadoras clásicas y podría tardar miles de años en descifrarse con una longitud de clave suficientemente robusta. Sin embargo, con las computadoras cuánticas, el uso de cúbits reduce significativamente el tiempo necesario para descifrar un algoritmo como RSA. La longitud de la clave puede extenderse para mayor seguridad, pero esto solo significa que, frente a la computación cuántica, una clave de 256 bits ahora solo es tan robusta como una de 128 bits.
Ventajas y desventajas de la computación cuántica
Existen muchas razones por las que la computación cuántica podría causar problemas en el panorama de la ciberseguridad, siendo la principal que las técnicas de criptografía clásica pueden descifrarse en cuestión de horas en lugar de años. Como mencioné anteriormente, aumentar el tamaño de las claves puede ralentizar la criptografía cuántica, pero eso no impedirá que estos algoritmos sean descifrados. Otro problema con la computación cuántica es que, con el tiempo, los cibercriminales podrán usar computadoras cuánticas para lanzar ataques de malware.
Hoy en día, los cibercriminales utilizan el aprendizaje automático y la inteligencia artificial para lanzar ataques de malware, pero con la computación cuántica, será mucho más fácil encontrar vulnerabilidades en software e infraestructuras de TI. Además, muchos cibercriminales realizan acciones como rastrear información confidencial en internet y guardar la información cifrada hasta que la computación cuántica sea utilizable.
Una vez que esto sucede, la información confidencial puede entonces ser... descifrado y se utiliza según lo considere oportuno el actor de la amenaza. Información como direcciones de correo electrónico o números de teléfono puede no ser importante, pero si se robara información gubernamental confidencial cifrada y se descifrara diez años después, cuando la computación cuántica ya existía, esa información podría usarse en contra de ese gobierno.
La computación cuántica puede parecer un factor negativo para el mundo de la criptografía, pero también presenta numerosas ventajas. Gracias a las capacidades computacionales que ofrece, se pueden crear nuevos algoritmos de cifrado más potentes. Utilizando las ideas que sustentan la computación cuántica, ya se han creado diversos algoritmos para resolver problemas computacionales difíciles o prácticamente imposibles de resolver con la computación clásica.
Estos algoritmos incluyen el algoritmo de Shor, el algoritmo de Grover, el Algoritmo de Optimización Cuántica Aproximada (QAOA) y el Algoritmo Harrow Hassidim Lloyd (HHL). Estos algoritmos resuelven problemas como la factorización de números grandes y la resolución del problema del logaritmo discreto, así como la resolución de sistemas lineales de ecuaciones.
Además, con la computación cuántica cada vez más cerca, muchas organizaciones como el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (NIST) están revisando ciertos algoritmos de criptografía poscuántica. Estos algoritmos serán resistentes a los ataques de computación cuántica, lo que garantiza la seguridad de los datos mientras se utilicen. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha creado ninguna computadora cuántica lo suficientemente potente como para descifrar ningún algoritmo criptográfico clásico.
¿Cuándo estarán operativas las computadoras cuánticas?
Al momento de escribir esto, las computadoras cuánticas aún se encuentran en las primeras fases de desarrollo. Se han creado algunas computadoras cuánticas más pequeñas, pero el número máximo factorizado en una computadora cuántica fue 15, que tiene solo 4 bits. Según investigaciones recientes, parece que pasará otra década, alrededor de 2030, antes de que se diseñe y utilice una computadora cuántica completamente funcional. Sin embargo, aún podría ser antes, ya que cada día se descubren nuevos métodos de computación cuántica que impulsan el diseño de una computadora cuántica. Además, muchos componentes de hardware de una computadora cuántica deben crearse primero, antes de diseñarla.
Para crear una computadora cuántica, los procesadores actuales deben ser mucho más rápidos, ya que la computación cuántica requiere velocidades extremas para funcionar. Otro problema que enfrenta la creación de computadoras cuánticas es la idea de las puertas lógicas. Actualmente, se han creado varias computadoras cuánticas pequeñas, programadas a partir de puertas lógicas cuánticas individuales.
Esto funciona bien cuando la computadora cuántica que se utiliza solo procesa una pequeña cantidad de cúbits, pero una vez que se alcanzan miles, resulta impráctico. Otro obstáculo que deben superar las computadoras cuánticas es la falta de profesionales capacitados en computación cuántica. Algunas universidades y comunidades de código abierto imparten clases sobre computadoras cuánticas, pero aún no existe suficiente conocimiento práctico para crear el talento necesario para la computación cuántica.
Protéjase con anticipación
Aunque la computación cuántica parece algo lejano, sigue siendo importante protegerse a sí mismo y a su organización de la inminente amenaza de la computación cuántica. Existen diversas maneras de proteger su empresa de las amenazas de la computación cuántica, empezando por asegurarse de estar siempre al día con las mejores prácticas y recomendaciones del NIST. El Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (NIST) trabaja actualmente en la creación de algoritmos de cifrado que puedan resistir la computación cuántica.
Siempre que utilice los estándares de cumplimiento y mejores prácticas más actualizados en su organización, podrá anticiparse a los efectos negativos de las computadoras cuánticas. También se han diseñado otras ideas supuestamente "seguras para la computación cuántica", como la Distribución de Claves Cuánticas, que utiliza las propiedades de la mecánica cuántica para transportar claves de forma segura. Este tipo de tecnología podría convertirse en el estándar de protección contra la computación cuántica en el futuro, por lo que el aprendizaje continuo sobre las tecnologías más recientes y eficaces para la resistencia cuántica también puede beneficiar a su organización.
Conclusión
Aunque falte una década o más, la computación cuántica podría estar más cerca de lo que la mayoría cree. En un futuro próximo, los cibercriminales podrían aprovechar estas computadoras cuánticas y usarlas para lanzar nuevos y sofisticados ataques de malware. Pero la computación cuántica no es del todo mala; ayudará a hacer del mundo de la criptografía un lugar mucho más seguro a largo plazo. Muchos de los problemas computacionales actuales podrían ser cosa del pasado gracias a la computación cuántica. Comprender cómo funciona la computación cuántica es el primer paso para proteger su empresa de... computación cuántica ataques y ayudar a desarrollar nuevos métodos de transmisión segura de datos confidenciales.
