En búsqueda del cifrado impenetrable: la computación cuántica

La computación cuántica parece ser, junto con inteligencia artificial, una de las apuestas en tecnología más populares por estos días. Google, la NASA, la CIA, la Agencia Espacial Europea, la de China, los gobiernos de Rusia, Canadá y Australia: todos están invirtiendo fuertemente en desarrollar computadores cuánticos. ¿Por qué tanto alboroto?

Porque la computación, tal y como la conocemos, se está comenzando a aproximar a sus límites físicos por cuenta de la reducción en el tamaño de los microprocesadores: cada vez son más pequeños y más poderosos. Esta relación es conocida popularmente como la Ley de Moore.

Uno de los obstáculos con los que se han encontrado los investigadores es que, a la escala en la que se trabaja actualmente, los conductores de la corriente en el procesador comenzaron a mostrar resistencia a ésta. Y este es un asunto mayor porque sin este tipo de transmisión eléctrica simplemente no hay procesamiento alguno.

Y aquí entra la computación cuántica, que descansa sobre teorías que podrían incrementar drásticamente el poder de procesamiento de una máquina.

En un computador clásico, por llamarlo de alguna forma, la información se procesa en bits, que toman uno de dos estados, 0 o 1, en binario. En una máquina cuántica, los bits cuánticos, qubits, pueden tomar más de una posición al tiempo y no estarían limitados a ser ceros o unos, sino que podrían ser ambos al mismo tiempo.

Este fenómeno se conoce como superposición y podría, al menos teóricamente, incrementar la capacidad de procesamiento de manera drástica, lo que a su vez le daría un respiro a todo el modelo de Ley de Moore.

Además de la computación cuántica, otros esfuerzos para superar el cuello de botella de la Ley de Moore tienen que ver con el rediseño del procesador como tal. Por ejemplo, el brazo de investigación de IBM probó un microprocesador en el que los conductos que transportan la corriente tienen apenas siete nanómetros de ancho; actualmente esta medida es de 14, aunque a nivel industrial se está trabajando en la fabricación de chips con 10 nanómetros. Se calcula que un cabello humano tiene entre 80.000 y 100.000 nanómetros de ancho.

¿Qué significa esto? Que entre más angostos son estos canales de conducción eléctrica, más transistores caben en un procesador y, así, hay más poder de computación disponible; el transistor es la unidad básica en un micrpochip. Siguiendo la Ley de Moore, en 1975 un microchip podía albergar 65 mil transistores y en 1985 ya contaba con 16 millones de éstos. El prototipo de IBM podría incluir 20 mil millones.

Pero también puede tener implicaciones colaterales que no son deseables, paradójicamente, para la misma computación. En el campo de ciberseguridad podría significar que máquinas más poderosas pueden romper más fácilmente los protocolos de cifrado que hoy protegen la información personal de millones de personas, así como las transacciones de las cuales depende el sistema financiero mundial, entre otros sistemas críticos. 

La respuesta ante este desafío parece residir en la misma mecánica cuántica, pero esta vez en otro fenómeno conocido como entrelazamiento y que, en pocas palabras, es la posibilidad de que dos partículas subatómicas tengan el mismo estado, sin importar la distancia que las separa.

Es algo así como si una partícula fuera gemela de la otra, sin importar la posición en el espacio que ocupen, si están cerca o lejos. Lo que le pasa a la una afecta directamente a la otra.

Esto quiere decir que en una transmisión de información, la alteración de una partícula inmediatamente lo haría con la otra, lo que delataría un ataque o una intromisión no deseada. O sea, intervenir comunicaciones sería técnicamente imposible de emplearse esta técnica.

En el mundo después de Edward Snowden la seguridad de la información es un activo con una importancia superior, por lo que el desarrollo de un cifrado inquebrantable se convertiría en una especie de santo grial en el tema.