¿Por qué el cronograma para hacer todo a prueba cuántica se reduce constantemente?
Cuando Google anunció el mes pasado que estaba adelantando su propio cronograma interno para migrar a formas de cifrado resistentes a los cuánticos, inició una conversación más amplia en las comunidades de ciberseguridad y criptografía: ¿qué estaba empujando a una de las empresas tecnológicas más grandes del mundo a acelerar significativamente la adopción de protecciones poscuánticas para sus sistemas, dispositivos y datos?
En las semanas posteriores, nuevas investigaciones han dado peso a esas afirmaciones. Una investigación conjunta papel del Instituto de Tecnología de California, su startup tecnológica Oratomic y la Universidad de California concluyeron que los avances tecnológicos en matrices de átomos neutros indican que una computadora cuántica capaz de romper el cifrado clásico puede requerir tan solo 10.000 bits cuánticos (o qubits), no millones como se pensaba anteriormente.
Qian Xu, investigador de CalTech y coautor del artículo, dijo que los hallazgos son significativos e indican que una computadora de este tipo podría estar operativa a finales de la década.
«Durante décadas, el recuento de qubits ha sido visto como el principal obstáculo para la computación cuántica tolerante a fallos», dijo Xu en un comunicado. «Espero que nuestro trabajo ayude a cambiar esa perspectiva».
de google División de IA cuántica publicó su propio artículo de investigación casi al mismo tiempo, esbozando un disminución de veinte veces en la cantidad de qubits físicos que se cree que son necesarios para romper algunas de las formas más populares de algoritmos de cifrado de curva elíptica de 256 bits que se utilizan actualmente para proteger las criptomonedas.
“Observamos que si bien soluciones viables como [post-quantum cryptography] existen, tomará tiempo implementarlos, lo que genera una urgencia cada vez mayor para actuar”, escribieron Ryan Babbush, director de investigación y Hartmut Neven, vicepresidente de ingeniería de Google.
La decisión de Google de acelerar su cambio hacia el cifrado poscuántico refleja un consenso cada vez mayor. Durante el año pasado, CyberScoop escuchó preocupaciones similares de funcionarios gubernamentales y tecnológicos, generalmente centradas en dos amenazas relacionadas con la cuántica que enfrentan los gobiernos y las empresas en la actualidad.
Una es la capacidad de naciones extranjeras y ciberdelincuentes de recopilar datos confidenciales y cifrados hoy con la esperanza de descifrarlos más adelante con una computadora cuántica. Esta técnica de “cosechar ahora, descifrar después” es una de las principales razones por las que los defensores impulsan una adopción más rápida del cifrado poscuántico.
El segundo surge de una serie de avances notables en la computación cuántica ocurridos en los últimos dos años, muchos de ellos liderados por investigadores en China.
Andrew McLaughlin, director de operaciones de Sandbox AQ, una empresa de computación en la nube que se centra en la aplicación de tecnologías de inteligencia artificial y computación cuántica, dijo que las preocupaciones se pueden resumir en “hardware, matemáticas y China”.
Los avances en áreas como las matrices de átomos neutros han proporcionado a los científicos hardware más potente, mientras que avances en matemáticas como el del artículo de investigación de Google han encontrado formas de utilizar ese hardware de manera más eficiente.
Pero también señaló lo que describió como avances emocionantes (y preocupantes) en el campo por parte de algunos de los mayores rivales internacionales de Estados Unidos.
Beijing tiene invirtió mucho en computación cuántica, brindando a científicos de primer nivel como Pan Jianwei, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, los recursos y el apoyo para empujar los límites del desarrollo tecnológico y posicionar a China como líder mundial en ciencia cuántica.
A finales del año pasado, los medios estatales chinos reportado que Huanyuan 1, una computadora cuántica de 100 qubits desarrollada por investigadores de la Universidad de Wuhan en un programa de subvenciones del gobierno chino, había sido aprobada para uso comercial. Los informes afirman que ya se han procesado pedidos por valor de más de 40 millones de yuanes (o 5,6 millones de dólares) en ventas, incluso a las filiales de la empresa de telecomunicaciones nacional China Mobile y al gobierno de Pakistán.
Los expertos dicen que las computadoras cuánticas representan una amenaza potencialmente excepcional para las criptomonedas basadas en blockchain.
Nathaniel Szerezla, director de crecimiento de Naoris Protocol, una empresa que desarrolla cifrado resistente a los cuánticos para la infraestructura blockchain, dijo que el documento de Oratomic y Caltech ha «cambiado el cronograma» para la planificación en torno al cifrado cuántico, particularmente para las plataformas de criptomonedas y blockchain.
La suposición subyacente era que una computadora cuántica «tolerante a fallas» (es decir, una capaz de amenazar el cifrado clásico) requeriría millones de qubits, pero el artículo sugiere que en realidad sólo necesitaría tan solo 10.000 qubits.
«En última instancia, hemos pasado de planificar una amenaza durante dos décadas a una que se superpone con sistemas que se están implementando y financiando activamente», dijo Szerezla.
Para los activos digitales como las criptomonedas, las implicaciones son “inmediatas” porque el cifrado de clave privada que sustenta miles de millones de dólares en la cadena de bloques nunca fue diseñado para resistir ataques de una computadora cuántica.
«Migrar una cadena de bloques en vivo a estándares poscuánticos es un problema completamente diferente de actualizar un sistema centralizado», continuó Szerezla. «Se trata de libros de contabilidad inmutables, miles de millones de dólares en liquidez bloqueada y una gobernanza descentralizada que no puede exigir una actualización coordinada».
No todo el mundo cree que estemos al borde de un apocalipsis de la piratería cuántica.
En BlueSky Matthew Green, profesor de informática y experto en criptografía de la Universidad Johns Hopkins, llamado Los artículos de Google y Oratomic son un buen análisis “precautorio” del desafío a largo plazo del cifrado cuántico.
Sin embargo, expresó escepticismo en cuanto a que la computación cuántica tuviera suficientes “aplicaciones inmediatas y lucrativas” para impulsar el campo más allá de su etapa de investigación fundamental hacia aplicaciones más prácticas. También cuestionó si algunos de los algoritmos más nuevos resistentes a los cuánticos examinados por el NIST realmente resistirían a una computadora cuántica real. Fueron diseñados para proteger contra una amenaza que todavía es en gran medida teórica, y varios de los algoritmos poscuánticos inicialmente evaluados por el NIST resultaron contener vulnerabilidades que podrían ser explotadas por computadoras clásicas.
Eso, si es que realmente se llega en la próxima década. Green dijo esta semana que no está convencido de que los hacks cuánticos sean algo de qué preocuparse durante su vida, aunque reconoció que la predicción podría «perseguirlo» algún día.
Sin embargo, «apostaría enormes cantidades de dinero contra una computadora cuántica relevante para 2029 o incluso 2035», escribió.