El cripto-dilema: desafíos y oportunidades de nuestro futuro cuántico

El mundo está en la cúspide de otra revolución informática que será promovida por la convergencia de poderosas tecnologías: computación de alto rendimiento, inteligencia artificial y computación cuántica o computadores cuántico.

La computación cuántica no es simplemente una forma más rápida de hacer lo que hacen las computadoras hoy, es un enfoque fundamentalmente diferente que promete solucionar problemas que la computación clásica nunca podría resolver de manera realista. Presenta la promesa de ayudar a la humanidad a enfrentar muchos desafíos importantes, desde resolver preguntas de larga data en la ciencia hasta superar obstáculos para mejorar la eficiencia industrial. Trabajando en conjunto con computadoras clásicas y arquitecturas basadas en la nube, las computadoras cuánticas podrían incluso ser la respuesta a problemas que aún ni imaginamos. Las oportunidades para la sociedad y la economía son potencialmente ilimitadas.

La computación cuántica puede ayudar a acelerar la respuesta a futuras pandemias, a crisis de salud en curso y a la proliferación de enfermedades debilitantes que afectan a millones de personas, mediante simulaciones químicas para el descubrimiento y desarrollo de fármacos. Tendrá la capacidad de aumentar la precisión de la simulación de la dinámica de fluidos computacional, lo que permitirá enfoques de menor costo para mejorar el diseño de fabricación. Y podría ayudar a optimizar las estrategias de inversión de cartera, utilizando técnicas de modelado avanzadas que pueden analizar mejor el comportamiento de mercados financieros complicados.

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El cripto-dilema en tiempos cuánticos

Como se detalla en un ensayo reciente de IBM Research, con el tiempo, los avances en la computación cuántica presentarán un desafío significativo para la seguridad de la información. El mundo ya depende en gran parte de la criptografía para proteger datos e infraestructura crítica, y a medida que las computadoras cuánticas se vuelven más omnipresentes, las plataformas digitales que se diseñan e implementan en la actualidad pueden volverse cada vez más vulnerables si no se desarrolla y se adopta un encriptado de seguridad de nivel cuántico.

El mundo todavía está muy lejos de las computadoras cuánticas que podrían tener la capacidad de quebrar la criptografía ampliamente utilizada hoy. Adicionalmente, ya sabemos cómo realizar un cifrado que sea resistente al ataque de una computadora cuántica. Sin embargo, estos algoritmos fundamentales de seguridad cuántica son solo el comienzo. Muchos estándares y protocolos de seguridad de la industria deben actualizarse para estos nuevos algoritmos, y los avances en la computación cuántica deberán ir acompañados de avances en criptografía cuántica segura para garantizar que los datos estén protegidos ahora contra amenazas futuras.

Prepararse a prueba de futuro, en el presente

Los responsables de la formulación de políticas y la industria deben buscar mitigar estos riesgos preparándose para el futuro en el presente.

IBM lo está haciendo. Sus investigadores están desarrollando soluciones criptográficas prácticas que son resistentes a las amenazas que plantean las computadoras cuánticas. Han encontrado una serie de esquemas criptográficos que en la actualidad se cree que son seguros para la era cuántica. Incluyen criptografía basada en celosía (lattice), hash trees, ecuaciones multivariadas y curvas elípticas de isogenias super-singulares.

La ventaja clave de tales esquemas de seguridad cuántica es la ausencia de una estructura explotable en el problema matemático que un atacante debe resolver para romper el cifrado. Ciertos esquemas de seguridad cuántica toman precauciones contra atacantes particularmente pacientes que almacenan los mensajes cifrados de sus víctimas hoy para descifrarlos con métodos más poderosos en el futuro. Otros esquemas pueden habilitar tecnologías que cambian el juego, como el cifrado totalmente homomórfico, en el que los datos se pueden computar directamente en su forma cifrada, para frenar una estrategia común de los atacantes actuales que esperan en el sistema informático de una víctima hasta que los datos sensibles tengan que ser desencriptados para realizar cálculos.

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Preparación cuántica

Las empresas y los gobiernos visionarios están preparándose para un futuro de computación cuántica y posicionándose para captar los muchos beneficios de esta tecnología. Los gobiernos, los investigadores, los académicos y la industria deberán trabajar juntos en políticas para acelerar la adopción de nuevos planes de estudio, financiar la I + D, crear nuevos canales de talento y más.

A medida que los gobiernos buscan liderar la computación cuántica, los responsables de la formulación de políticas deben considerar las siguientes recomendaciones:

  • Los gobiernos deberían recomendar la adopción de la criptografía segura para la computación cuántica ahora, para abordar las amenazas futuras a los datos encriptados hoy.
  • Las organizaciones de desarrollo de normas y sus miembros deben acelerar los esfuerzos en torno a nuevos esquemas criptográficos seguros en la era cuántica, y priorizar flujos de trabajo para establecer una infraestructura cuántica segura.
  • Las agencias gubernamentales deben acelerar el desarrollo de las computadoras cuánticas a través de inversiones significativas, sostenidas y enfocadas a largo plazo en la ciencia de la información cuántica para asegurar que su nación se posicione a la vanguardia de la carrera de la computación cuántica.
  • Las agencias gubernamentales deben apoyar el despliegue rápido de sistemas cuánticos avanzados y confiables, y estar entre los primeros en adoptarlos, para ayudar a impulsar los desarrollos y permitir un ecosistema de investigación, desarrollo y comercialización de software y algoritmos.
  • Los gobiernos deben fomentar un marco de colaboración que involucre a los laboratorios nacionales, el sector académico, la industria y los socios internacionales para hacer avanzar la tecnología y construir una ventaja competitiva.
  • Los gobiernos deben ayudar a construir un ecosistema de tecnología habilitante y una cadena de suministro robusta para la industria cuántica, y promover la educación y capacitación de la fuerza laboral necesaria para hacer que la industria sea sostenible.
  • Las organizaciones de desarrollo de normas deben priorizar la actualización de los estándares relevantes para el sistema, como los de la industria de infraestructura crítica y el sector financiero y las áreas de tecnología cuántico.

Computador cuántico

Columna redactada por Fabio Rua, Government and Regulatory Affairs Director, IBM América Latina. Conoce más artículos de opinión en Zoom Tecnológico.

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