Desentrañando lo indescifrable: avances y desafíos en la era de la computación cuántica

MadridLos computadores cuánticos podrían romper métodos de encriptación que antes se consideraban seguros. Mientras que los computadores tradicionales tienen dificultades para factorizar números grandes, los computadores cuánticos podrían resolver estos problemas rápidamente con el algoritmo de Shor. No obstante, construir computadores cuánticos prácticos ha sido un reto debido a que requieren enormes cantidades de recursos.

En los últimos años, los investigadores han avanzado notablemente en dos áreas clave:

• Construcción de computadoras cuánticas más grandes
• Mejora de algoritmos para circuitos cuánticos más pequeños

Oded Regev de la Universidad de Nueva York propuso una manera de acelerar el algoritmo de Shor, aunque requería más memoria. Investigadores del MIT luego desarrollaron un algoritmo mejor que mantiene la velocidad de Regev pero con la eficiencia de memoria de Shor. Este nuevo algoritmo usa menos qubits y maneja mejor el ruido cuántico. Estas mejoras podrían ayudar a crear computadoras cuánticas capaces de resolver problemas criptográficos reales.

Romper la encriptación RSA podría tener enormes repercusiones. El RSA es fundamental para la comunicación segura moderna y es difícil de vulnerar porque implica factorizar números grandes. El algoritmo de Shor podría potencialmente comprometer esta seguridad al permitir factorizar estos números con una computadora cuántica. Sin embargo, construir una computadora cuántica lo suficientemente poderosa para lograr esto sigue siendo un gran desafío de ingeniería.

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Los computadores cuánticos más avanzados actualmente tienen alrededor de 1.100 qubits, pero los expertos creen que se necesitan aproximadamente 20 millones de qubits para utilizar el algoritmo de Shor de manera efectiva para romper la encriptación. El nuevo método del MIT aborda algunos de estos desafíos al reducir el número de puertas cuánticas necesarias, lo cual es importante porque cada puerta añade ruido.

El equipo del MIT también se centra en corregir errores, ya que las computadoras cuánticas necesitan funcionar casi a la perfección para mantener su precisión. Han desarrollado una nueva manera de reducir fallos, haciendo su algoritmo más práctico para las máquinas cuánticas reales.

Aún quedan preguntas importantes por resolver. Una de las principales es si estas mejoras permitirán factorizar los grandes números utilizados en la encriptación moderna, como los números de 2,048 bits en la encriptación RSA. Aunque estas técnicas son prometedoras, se necesita más trabajo antes de que puedan ser aplicadas en sistemas de seguridad del mundo real.

Esta investigación, presentada en la Conferencia Internacional de Criptología 2024, muestra avances en computación cuántica. Las mejoras en algoritmos y corrección de errores hacen que la computación cuántica sea más práctica. El principal desafío es escalar estos avances al nivel necesario para impactar los métodos de encriptación actuales.