Una computadora cuántica con 20 millones de Qubits podría romper el cifrado de 2048 bits en 8 horas

• Los investigadores desarrollan un nuevo algoritmo cuántico que utiliza menos recursos para realizar cálculos de descifrado de códigos.
• Una computadora cuántica de 20 millones de qubit que se ejecute en este algoritmo tardaría solo 8 horas en descifrar el cifrado RSA de 2.048 bits.

Es cierto que las computadoras cuánticas podrán descifrar los códigos de cifrado existentes que se utilizan para enviar mensajes secretos. Estas técnicas de encriptación nunca han sido completamente confiables. En cambio, dependen de funciones matemáticas complejas que funcionan en una sola dirección, lo que facilita el cifrado de información.

La seguridad de tales técnicas se basa en el tiempo que tarda una computadora clásica en descifrar la información. Las técnicas de cifrado modernas son casi irrompibles, ya que las computadoras de hoy en día tardarían miles de años en descifrar su código.

Sin embargo, las computadoras cuánticas podrían descifrar estos códigos con facilidad, y estas máquinas están mucho más cerca de la realidad de lo esperado.

Recientemente, investigadores de Google y KTH Royal Institute of Technology en Suecia idearon una técnica más eficiente que las computadoras cuánticas podrían usar para descifrar mensajes secretos. Permitiría que las computadoras cuánticas utilicen menos recursos para realizar cálculos de descifrado de códigos.

Las computadoras cuánticas son cada vez más potentes

En 1994, un matemático estadounidense Peter Shor desarrolló un algoritmo cuántico para factorizar números grandes exponencialmente más rápido que los mejores algoritmos existentes que se ejecutan en una computadora clásica. Sugirió que una máquina cuántica lo suficientemente poderosa podría romper las técnicas modernas de cifrado con facilidad.

En la última década, se han realizado muchos avances en la computación cuántica. En 2012, los científicos pudieron usar una computadora cuántica de 4 qubit para factorizar "143". Dos años después, utilizaron una máquina similar para factorizar "56153".

Teniendo en cuenta la tasa de progreso, las computadoras cuánticas pronto podrán superar a las computadoras actuales. Al menos esto es lo que los científicos esperaban hace unos años.

Resulta que factorizar grandes números en máquinas cuánticas es mucho más difícil de lo previsto. Esto se debe al ruido significativo en las grandes computadoras cuánticas. El problema podría abordarse mediante el uso de códigos de corrección de errores, que a su vez requieren qubits adicionales.

Referencia:arXiv:1905.09749 | Revisión de tecnología del MIT

Teniendo en cuenta este factor de ruido, una computadora cuántica necesitaría mil millones de qubits para factorizar números de 2048 bits (o para descifrar el cifrado RSA de 2048 bits). Sin embargo, las computadoras cuánticas universales de hoy tienen solo 70 qubits.

Exponenciación modular

El nuevo algoritmo permite a las computadoras cuánticas hacer estos cálculos con solo 20 millones de qubits. De hecho, los investigadores han demostrado que un dispositivo cuántico que se ejecute en este nuevo algoritmo tardaría solo 8 horas en descifrar el cifrado RSA de 2.048 bits.

Su método realiza una exponenciación modular, un tipo de exponenciación que se lleva a cabo sobre un módulo, de manera eficiente. Esta operación matemática es computacionalmente costosa en el algoritmo de Shor.

Los investigadores han encontrado diferentes formas de optimizar esta operación, lo que reduce drásticamente los recursos necesarios para ejecutar el algoritmo.

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Aunque una computadora cuántica con 20 millones de qubit no es factible en un futuro cercano, los expertos en seguridad tienen que pensar en una nueva forma de cifrado que ni siquiera una poderosa computadora cuántica podrá romper.