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– Investigadores de la Universidad de Twente (UT) encontraron una nueva forma de proteger los datos de los ataques con computadoras cuánticas. Como publicaron en New Journal of Physics.
Cortesía de la Universidad de Twente: Con las computadoras cuánticas en aumento, ya no podemos excluir la posibilidad de que una computadora cuántica se vuelva tan poderosa que pueda romper la criptografía existente. Ya se están utilizando partículas de luz individuales para proteger los datos, pero la transmisión de 1 bit por fotón es lenta. Pepijn Pinkse dirigió el experimento para aumentar la velocidad de comunicación hasta 7 bits por fotón.
Las computadoras usan criptografía para asegurar su comunicación. Por ejemplo, la comunicación entre su teléfono y su banco para transferir algunos fondos debe ser segura para evitar que los delincuentes alteren el mensaje y le digan al banco que transfiera dinero a una cuenta bancaria diferente. Una computadora cuántica podría, en teoría, romper la criptografía existente. Pero hasta hace poco, la demostración de que una computadora cuántica puede hacer cualquier cosa que una computadora clásica rápida no puede hacer fue sobresaliente. A este punto lo llamamos “supremacía cuántica”.
Supremacía cuántica
Recientemente, Google reclamó en Nature una prueba experimental de esta “supremacía cuántica”, aunque con un cálculo que no tiene ningún uso práctico. Sin embargo, ya no podemos excluir la posibilidad de que las computadoras cuánticas se vuelvan tan poderosas que rompan la criptografía existente, ya que existen algoritmos cuánticos conocidos que rompen los métodos criptográficos más utilizados en la actualidad. Afortunadamente, la tecnología cuántica también ofrece soluciones. Con Quantum Key Distribution (QKD) se pueden construir claves secretas de forma segura entre un remitente y un receptor. Esto no es ciencia ficción. Los sistemas comerciales QKD están disponibles de varios proveedores y las versiones basadas en el espacio ya están implementadas.
Agrandar los alfabetos cuánticos
Los sistemas QKD estándar usan partículas individuales de luz (fotones) que se encuentran en uno de los dos estados posibles, por ejemplo, polarizados horizontal o verticalmente. Esto limita la transmisión a 1 bit por fotón. En cierto sentido, los fotones están codificados en un alfabeto de solo dos letras: a y b.
Los investigadores de la UT ahora aumentaron este número con más de mil letras. Esto aumenta la resistencia contra el ruido y potencialmente aumenta la velocidad de datos. Lo lograron codificando la información cuántica en 1024 ubicaciones posibles de los fotones utilizados. Para dificultar que un atacante vea lo que se envió, cambian aleatoriamente la codificación entre dos alfabetos diferentes.
Hablando holandés en una sala de conferencias china
Pepijn Pinkse, quien dirigió el experimento, explica: “Es como tratar de adivinar lo que se habla en dos salas de conferencias. En una sala el idioma de la conferencia es el chino y en el otro holandés, pero no lo sabes antes de entrar. Si un hablante holandés elige la sala china, no entiende nada, aunque para un hablante chino las conferencias son claras como el cristal. En nuestro método, el remitente usa dos idiomas y cambia aleatoriamente entre ellos. Además, el receptor cambia entre escuchar en un idioma u otro. Solo si los idiomas coinciden, se transmiten bits útiles. Escuchar las dos lenguas al mismo tiempo está prohibido por las leyes fundamentales de la física “.
Nueva revista de física
Empleando esta técnica junto con una luz muy débil, un chip de video proyector y una moderna cámara de detección de fotones individuales, los investigadores demostraron que podían transmitir hasta 7 bits seguros por fotón. Sus resultados se publicaron el 18 de diciembre en New Journal of Physics en su artículo titulado Distribución de claves cuánticas de alfabeto grande utilizando luz codificada espacialmente, para comunicación.
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