Ordenadores cuánticos: el nuevo horizonte de la computación

Michael Marthaler es físico en el Instituto de Física Teórica de Cuerpos Sólidos en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), e investiga el fascinante mundo de los ordenadores cuánticos. Un mundo apenas explorado todavía que parece ser el próximo horizonte en el mundo de la computación, aunque de momento solo se explora en laboratorios.

"En un ordenador clásico, la unidad base es el bit. El bit puede tener forma de los números 0 ó 1", explica Marthaler. "En un ordenador cuántico, los bits pueden adoptar otros estados, y con ello pueden transferir cantidades mucho mayores de información, y realizar incontables operaciones informáticas al mismo tiempo".

Michael Marthaler: "Los ordenadores cuánticos pueden transferir cantidades mucho mayores de información, y realizar incontables operaciones informáticas al mismo tiempo".

¿Usos prácticos hoy en día?

Actualmenete se experimenta el potencial de la computación cuántica para descodificar mensajes cifrados con criptografías de clave pública o asimétrica. Este es un sistema que requieren que ambos agentes en el envío de un mensaje, el remitente y el receptor, tengan dos claves: una pública y una privada. A la clave pública de una persona puede acceder todo el que esté interesado, pero la privada la debe conocer solo el propietario.

Para enviar un mensaje encriptado con esta clave, el remitente debe cifrar su mensaje usando la clave pública del receptor. Una vez hecho esto, la única clave que descodificará el mensaje será la clave privada del receptor – ni siquiera el remitente tendrá ya acceso a ese mensaje. Así se garantiza la confidencialidad. Sería algo así como un buzón privado: todo el mundo tiene acceso a su ranura, y puede dejar cartas, pero solo el receptor tiene la llave para abrirlo y recibir esos mensajes.

Estas claves son extremadamente difícil de descifrar, pero no imposibles, según Marthaler: “En una clave pública digital se toman dos números primos, se multiplican, y el número resultante sería un factor de la clave. Para descifrar esa clave, solo debo dividir de nuevo esos números primos. Pero es un proceso asimétrico: si añado un bit, el tiempo que un ordenador clásico requiere para la descodificación se dobla. Si añado otro bit, el tiempo se multiplica de nuevo, y así sucesivamente. Añadiendo solo unos pocos bits puedo colapsar el ordenador, independientemente de lo potente que sea. Por ello, este código no es practicable en un ordenador estándar. En un ordenador cuántico, en cambio, sí sería posible”.

Peter Shor, ingeniero de computación estadounidense, creó el llamado “algoritmo de Shor” en 1994, capaz de dividir los factores de una clave pública rápidamente en un ordenador cuántico y, por tanto, descifrar la mayoría de las criptografías existentes en este momento.

El ordenador más rápido del mundo actualmente... Aunque no llega a ser cuántico: el superordenador chino Tianhe-2.

¿Cuántica impráctica?

No obstante, el desarrollo no es tan rápido como se podría desear: al parecer, la transformación de bits a bits cuánticos, o “qubits”, es algo que pocos bits soportan, según Marthaler: “Por el momento, lo máximo a lo que hemos llegado es a los 14 bits cuánticos, y aún en este caso esos bits no funcionaban a pleno rendimiento. Para un ordenador cuántico universal que pudiéramos usar para la descodificación de criptografías necesitaríamos diez millones de bits”.

En realidad, no se sabe hasta dónde ha avanzado realmente la tecnología de los ordenadores cuánticos. El diario “Washington Post” citó recientemente al informante estadounidense Edward Snowden afirmando que la NSA se encuentra actualmente en pleno desarrollo de un superordenador cuántico que podría usarse para descodificar códigos diseñados para proteger documentos globales médicos, financieros y gubernamentales.

Marthaler, no obstante, no confía en que ni siquiera la NSA sea capaz de lograr algo así a corto plazo: “Está claro que los científicos de todo el mundo trabajan en el desarrollo de la computación cuántica, pero se trata de investigaciones duraderas, diseñadas para durar otros 20 ó 30 años. Creo que es muy improbable que se pueda construir un ordenador cuántico en poco tiempo capaz de usarse para descodificar códigos criptográficos”.

Solo el tiempo dirá si el experto del Instituto de Tecnología de Karlsruhe tiene la razón.

Autor: Fabian Schmidt / Lydia Aranda Barandiain
Editor: Enrique López Magallón