El desarrollo de computadoras cuánticas ha hecho que
también se considere en llevar a la criptográfica a un nuevo nivel por lo cual
el esquema de una criptografía basado en la computación cuántica ha determinado
que esta podrá ofrecer en el futuro una absoluta seguridad en la protección de
la información.
La criptografía cuántica se basa en un principio de la
mecánica cuántica el cual tiene que ver con partículas atómicas. Para manipular
datos, las computadoras actuales utilizan dos números, 0 y 1, los cuales son
representados electrónicamente por una determinada escala de voltaje. Para el
caso de las computadoras cuánticas, ellas estarán usando partículas las cuales
dependiendo de la polarización en un determinado instante del tiempo, el valor
será de 0 y 1.
La criptografía cuántica empieza a ganar interés para el
cifrado futuro de comunicaciones y de información y esto es debido a que con el
transcurso del tiempo, los sistemas han ganado más y más poder de computo lo
que ha logrado que algoritmos criptográficos que se consideraron seguros y
fuertes en el pasado ahora se consideren inseguros al descubrirse
vulnerabilidades.
Aprovechando las propiedades físicas y el comportamiento de
las partículas que describe la mecánica cuántica se ha pensado en la aplicación
de esto en las comunicaciones para hacerlas más seguras. Además de en otras áreas,
en la criptografía cuántica se hace uso del término de qubit el cual representa
una partícula atómica la cual con base a sus propiedades puede representar un 1
o un 0 pero al mismo tiempo y cuyo valor final será determinado una vez que la partícula
sea “medida” en un determinado instante en el tiempo.
Con base en otra de las propiedades encontradas en las partículas,
llamada spin, se puede establecer que dependiendo de su orientación se le sea
establecido el valor de 0 o 1.
El protocolo BB84, es un protocolo para el envió de
claves usando partículas llamadas fotones para la representación de los qubits.
Este protocolo funciona de la siguiente manera:
Se usan dos canales de comunicación entre el emisor y
receptor. El primero es un canal cuántico de una sola dirección el cual se usa
para pasar claves donde serán transmitidos los qubits. El segundo es un canal
convencional, público y bidireccional usado para transferir información
requerida para construir la clave compartida.
El emisor manda una secuencia de bits por el canal cuántico.
Antes de hacerlo generara una serie de bases las cuales harán que el fotón
transmitido tenga una orientación de vertical, horizontal, diagonal izquierda,
diagonal derecha. Cada orientación será representada con un solo valor, por
ejemplo vertical 1, diagonal izquierda 0 y así con las demás. El emisor
registra con que orientación sale cada bit transmitido.
El receptor no sabe que bases utilizo el emisor por lo
cual generara unas posibles bases sin embargo cada base solo puede medir dos
orientaciones por lo cual el receptor creara una base para medir la orientación
vertical y horizontal y otro para las diagonales y con estas se obtendrá el
valor de los qubits cuando estos lleguen.
Cuando un foton llegue este pasara por la base utilizada
en ese momento. Si el foton salio con una orientación vertical y pasa por una
base que tenga esa orientación se obtendrá el valor del qubit. Si sucede el
caso contrario se obtendrá un valor diferente ya que el fotón cambio su orientación
al pasar por una base que no tenia la orientación con la que el atravesó el
canal cuántico.
El receptor registrara las bases utilizadas así como los
resultados obtenidos de ellos. Ahora usando el canal público, el emisor y el
receptor intercambian resultados. De la secuencia de bits se descartan aquellos
cuya medición fue incorrecta con base en las bases utilizadas por ambos
participantes y el resultado es la nueva clave compartida entre los dos.
La ventaja que se tiene es que la información transferida
por el canal cuántico tiene la particularidad de que si alguien intenta
“observarlo” esta se altera haciendo que el resultado cambie. Otra ventaja es
que no se puede copiar un fotón sin conocer completamente la naturaleza del
mismo, lo que es indicado por un teorema de la mecánica cuántica. El emisor y receptor deben intercambiar
segmentos de la clave para verificar si están a la par y en caso contrario
abortar la comunicación ante un posible caso de espionaje.
Cuando la computación cuántica salga del laboratorio, los
algoritmos de cifrado que se han estado utilizando hasta el día de hoy empezaran
a volverse inseguros dado el potencial que ofrece la computación cuántica por
lo cual se ha venido trabajando a través de simulaciones sobre algoritmos de
cifrado cuánticos para prevenir que las comunicaciones y la información pierda
su confidencialidad y su integridad antes de la llegada de la computación cuántica
al mundo real y del hecho de que aún no estemos preparados para ello.
Referencias:
http://www.textoscientificos.com/criptografia/criptoquantica
https://es.wikipedia.org/wiki/Criptograf%C3%ADa_cu%C3%A1ntica
http://gaussianos.com/criptografia-protocolo-de-distribucion-de-clave-bb84/
http://www.computacionbasicafacil.tk/noticias/43-la-computacion-cuantica-podria-desencadenar-el-cripto-apocalipsis
