Imagínese eso.
Actualmente estás procesando algunos correos electrónicos. Verificación de su identidad mediante fotografía de pasaporte. Pague una factura utilizando sus datos bancarios.
En segundo plano, un “actor malicioso” recopila todos sus correos electrónicos cifrados.
En este momento, estos datos son sólo una mezcla indescifrable de letras y números.
Pero el que lo cosecha tiene paciencia. Están a la espera del llamado “Q-Day”.
Ese día, una computadora cuántica será lo suficientemente poderosa como para descubrir no sólo sus datos en línea, sino también documentos clasificados y secretos de espionaje.
“En este momento, el cifrado protege esos datos”, dice Sushmita Ruj, profesora asociada del instituto de ciberseguridad de la Universidad de Nueva Gales del Sur.
“Pero ¿y si después aparece un ordenador que lo descifra todo? Sería una auténtica catástrofe”.
Y dependiendo de a quién le preguntes, el Q-Day está a la vuelta de la esquina.
El algoritmo que lo cambió todo
Esta situación apocalíptica digital se puso en marcha en 1994 cuando un informático llamado Peter Shor tuvo una idea radical.
El profesor Shor dio una charla en los famosos Laboratorios Bell de Nueva Jersey sobre cómo una computadora cuántica podría resolver un problema matemático mucho más rápido que una computadora normal.
En algún momento su discurso fue malinterpretado. La gente empezó a suponer que había resuelto un problema matemático mucho mayor llamado factorización.
Cuando el profesor Shor dio su conferencia, no había hecho esto. Pero cuando los rumores lo alcanzaron unos días después, lo había hecho.
Peter Shor desarrolló un algoritmo cuántico para encontrar los factores de números grandes. (Suministrado: Christopher Harting/MIT)
Fue un gran problema, pero necesitas algo de matemáticas para entenderlo…
Los factores son pares de números que dividen a otro número en partes iguales sin restos.
Toma el número 77. Sus factores son siete y 11.
Podrías adivinar los factores de 77 sin calculadora.
Carga…
Pero cuando el número se vuelve grande (potencialmente de miles de dígitos) puede resultar difícil o imposible, incluso para una supercomputadora, calcular sus factores.
Ésta es la base del cifrado de clave pública, un pilar de la seguridad en línea.
Este método utiliza “claves”, una pública que cualquiera puede usar para enviar información y otra privada que solo una persona específica puede usar para descifrar.
La protección de estas claves radica en el hecho de que es fácil multiplicar factores para obtener un número grande, pero es mucho más difícil descomponer el número en sus factores.
Esto mantiene seguras las transacciones bancarias, las credenciales de inicio de sesión, los mensajes y la información confidencial, como registros médicos y comunicaciones gubernamentales.
“El cifrado de clave pública funciona porque las cifras son enormes”, afirma Henry Everitt, físico y científico jefe del ejército estadounidense.
“Se necesitaría aproximadamente la edad del universo para que nuestras computadoras actuales encuentren estos factores.“
Pero el profesor Shor descubrió una manera para que una computadora cuántica encuentre factores mucho más rápido que 13.800 millones de años.
Esto significaba que un ordenador cuántico algún día podría romper el cifrado de clave pública y poner patas arriba la ciberseguridad.
El profesor Shor también es poeta y ha escrito una quintilla para profanos. entender:
Si las computadoras que construyes son computadoras cuánticas,
Entonces los espías de todas las facciones los querrán.
Todos nuestros códigos fallarán,
Y leerán nuestro correo electrónico,
Hasta que tengamos criptomonedas que sean cuánticas y las intimidemos.
Las ondas de choque del algoritmo del profesor Shor se sentirían en los ministerios de defensa, las agencias de espionaje, la ciberseguridad y las instituciones financieras de todo el mundo.
“Esto paralizaría nuestros mercados financieros y el comercio electrónico”, dice el Dr. Everitt.
“Así de disruptivo sería si se construyera una computadora cuántica y tuviéramos que abolir el cifrado de clave pública”.
Un catalizador para la computación cuántica
El algoritmo del profesor Shor se publicó cuando el Dr. Everitt organizó un pequeño taller sobre tecnología cuántica.
“Añadimos un segundo día al taller centrado en la computación cuántica y las implicaciones del algoritmo de Shor”, afirma.
Henry Everitt organizó uno de los primeros talleres para discutir el algoritmo de Shor. (Entregado: Ejército de EE. UU.)
En aquel entonces, una computadora cuántica era sólo una idea. Una máquina teórica que nadie supo construir.
El resultado de este taller fue una hoja de ruta para construir un dispositivo de este tipo y el apoyo financiero del ejército de EE. UU.
Con el tiempo, el ejército y otras organizaciones como la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) confiaron en el cifrado de clave pública para mantener sus datos en secreto.
La Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. organizó un taller para discutir los desafíos de construir una computadora cuántica. (Entregado: Ejército de EE. UU.)
¿Por qué te unirías a la carrera para construir una máquina que amenaza con comprometer tu propia privacidad? Bueno, es mejor estar adelante que ponerse al día, pensó el Dr. Everitt.
Competencia para asegurar Internet
Cuando el algoritmo del profesor Shor apareció en 1994, la fecha límite del Día Q todavía parecía muy lejana. Pero el progreso llegó rápidamente.
En 1995, científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. construyeron la primera puerta lógica cuántica del mundo, un componente importante para una computadora cuántica.
En 1998 se construyeron los primeros ordenadores cuánticos. En 2001, IBM ejecutó por primera vez el algoritmo del profesor Shor y factorizó el número 15.
Investigadores de IBM en el laboratorio durante el experimento de factoring de 2001. (Suministrado: IBM)
En 2016, los expertos en seguridad de datos del NIST decidieron que era hora de actuar. El Día Q se estaba acercando incómodamente.
Lanzaron un concurso para reemplazar el cifrado de clave pública con nuevos algoritmos que podrían igualar el poder de una computadora cuántica.
Se presentaron decenas de ideas para su consideración y el NIST seleccionó 69 con potencial.
Luego pidieron a la comunidad más amplia de criptógrafos (los desarrolladores y destructores de algoritmos informáticos) que pasaran al ataque.
Según el Dr. Ruj, experto en criptografía y ciberseguridad, es una versión brutal de la revisión por pares.
“Te pones el sombrero de atacante e intentas descifrar (el algoritmo propuesto)”, dice el Dr. Ruj.
“Es jugar al abogado del diablo y tratar de descubrir si será seguro. Si no, ¿por qué? Porque en la próxima iteración puedes mejorar eso”.
Los algoritmos también tenían que adaptarse a nuestra infraestructura en línea existente; de lo contrario, ralentizarían Internet.
Para 2022, el NIST había reducido los algoritmos a tres ganadores. Y hasta ahora estos algoritmos han demostrado ser exitosos.
Nuestro futuro cuántico seguro
En algunos rincones ya se está produciendo la transición a estos exitosos algoritmos cuánticos seguros.
Pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de que Internet y nuestras instituciones estén protegidas.
Como subraya el Dr. Ruj, se trata de un proceso “que consume mucho tiempo y es caro”, similar a construir una potente computadora cuántica.
“Es muy difícil decir cuándo podremos tener una computadora cuántica criptográficamente relevante”, dice el Dr. Ruj.
“Pero lo que veo en los avances en el espacio cuántico es que necesitamos hacer una transición muy pronto”.
No está claro cuándo se construirá una computadora cuántica capaz de descifrar el cifrado de clave pública. (Wikimedia Commons: OJB Quantum/CC BY 4.0)
Una de las razones por las que los gobiernos están presionando para que las organizaciones pasen a sistemas cuánticos seguros antes de que exista una computadora cuántica es por los ataques de “cosechar ahora, descifrar después”.
En estos ataques, sus datos cifrados ahora se recopilan y luego se descifran utilizando una computadora cuántica.
¿A qué distancia de la pista? El último Informe Cronológico de Amenazas Cuánticas estima que el Día Q será “muy posible” en los próximos 10 años y “probable” en los próximos 15 años.
Algunos expertos han descrito los ataques de “cosechar ahora, descifrar después” como un riesgo actual y potencialmente inevitable.
¿Cómo puedes proteger tus datos?
Depende de los gobiernos, las instituciones y las plataformas en línea realizar estos cambios.
El gobierno australiano quiere que todas las organizaciones tengan un plan para realizar la transición a estos algoritmos cuánticos seguros para finales de este año.
Como subraya el Dr. Ruj, esta recomendación no es vinculante.
“Pero para lugares con una gran cantidad de datos, como organizaciones financieras, universidades, proveedores de atención médica o proveedores de telecomunicaciones, es realmente importante que las cosas estén ahí”.
El año pasado, la gobernadora del Banco de la Reserva, Michele Bullock, dijo que confiaba en que los bancos estaban tomando en serio la amenaza “aterradora” de la computación cuántica.
Puede conocer en línea los planes de transición de los principales actores como Google y Amazon. Microsoft anunció recientemente que retrasaría la fecha límite hasta 2029.
El cifrado de clave pública protege su información bancaria cuando compra en línea. (Getty Images: Gerardo Huitrón)
El Dr. Everitt cree que esta carrera gemela para construir una computadora cuántica y proteger los datos de los ataques cuánticos está llegando a su clímax.
Pero se alegra de que hayan sido necesarios más de 30 años para llegar a este punto.
“Nos dio tiempo para ponernos al día”, dice el Dr. Everitt.
“Las personas que se sienten frustradas porque tomó una generación no son las mismas personas que se sienten aliviadas porque tomó una generación, debido a la amenaza que representa”.
El algoritmo de Shor se considera un catalizador para el desarrollo inicial de las computadoras cuánticas. (Jake Belcher/CON)
Mientras que el impacto del algoritmo del profesor Shor causó un gran dolor de cabeza a la ciberseguridad, según el Dr. Everitt el desarrollo de la computación cuántica.
“Es evidente que existe un deseo de explorar esto; de lo contrario, hace mucho que lo habríamos abandonado. Espero que valga la pena el esfuerzo”.
Obtenga más información sobre la carrera para construir una computadora cuántica completa Fricción científica: vivos y muertos en ABC Radio Nacional.
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