Un equipo internacional de investigadores ha probado una nueva forma de criptografía cuántica que podría dar lugar al estándar definitivo en comunicaciones seguras con dispositivos del mundo real.

Se basa en la distribución de claves cuánticas (QKD), que es un método para compartir claves de cifrado entre dos partes que pueden utilizarse para cifrar y descifrar mensajes. Esto promete una seguridad de las comunicaciones inalcanzable en la criptografía convencional.

El cifrado implica complejos problemas matemáticos que los ordenadores modernos no pueden resolver para mantener la seguridad de los datos. Pero a medida que la tecnología avanza, es probable que los ordenadores cuánticos puedan resolver estos problemas y eludir los protocolos criptográficos actuales.

Según los investigadores, las formas existentes de QKD se basan en la comunicación entre dos dispositivos cuánticos «de confianza». Esto requiere un conocimiento detallado de los dispositivos, lo que puede abrir la posibilidad de un hackeo cuántico.

Sin embargo, su nuevo enfoque permite la comunicación segura entre dispositivos sin necesidad de saber mucho sobre ellos, lo que abre el camino a la criptografía segura para los dispositivos del mundo real.

Dos cajas con llaves y orbes azules en su interior, conectadas por cables que conducen a una tercera caja. Se utiliza para representar una forma de criptografía cuántica.

Una representación de la distribución de clave cuántica independiente del dispositivo. Imagen: Scixel/Enrique Sahagú

«El verdadero avance es que no sólo hemos podido demostrar que nuestra red cuántica tiene un rendimiento teórico suficiente para realizar este nuevo tipo de QKD, sino que hemos sido capaces de hacerlo en la práctica y llegar a distribuir una clave secreta compartida», afirma el profesor David Lucas, de la Universidad de Oxford.

Independencia de los dispositivos

La investigación fue un esfuerzo de colaboración entre la Universidad de Oxford, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica, y las universidades suizas ETH Zurich, EPFL y la Universidad de Ginebra.

En su estudio, publicado en Naturaleza Los investigadores afirman haber demostrado con éxito un enfoque de QKD entre dos dispositivos basado en el entrelazamiento cuántico de alta calidad. Se trata de la relación entre dos partículas que pueden abarcar una gran distancia, pero seguir conectadas y funcionar en tándem.

En el experimento se utilizaron dos iones individuales (uno para el emisor y otro para el receptor) confinados en trampas separadas que estaban conectadas con un enlace de fibra óptica. Aunque estos dispositivos se encontraban en la misma habitación, los investigadores afirmaron que existe una «ruta clara» para ampliar la distancia a kilómetros y más allá.

El emisor y el receptor pueden producir resultados compartidos a través del sistema cuántico enredado, sin que un tercero pueda interferir.

Los investigadores afirmaron que este método podría dar lugar a formas de comunicación entre dos partes que están «fundamentalmente más allá» del control de cualquier adversario, y que una garantía de seguridad equivalente es imposible con los métodos clásicos de criptografía.

El equipo también dijo que este método puede garantizar la privacidad de las comunicaciones con sólo unas pocas suposiciones generales sobre los dispositivos físicos utilizados. Esto ayuda a sentar las bases de la «QKD independiente del dispositivo».

El profesor Renato Renner, de la ETH de Zúrich, dijo que la historia de la criptografía ha sido una competición entre los criptógrafos y los criptoanalistas que atacan los nuevos métodos de cifrado.

«Pero la criptografía cuántica independiente de los dispositivos puede poner fin a esta competencia, ya que apenas queda espacio para un ataque», dijo Renner.

A principios de este mes, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE.UU. seleccionó cuatro algoritmos de encriptación que cree que pueden resistir el asalto de un ordenador cuántico, que formarán parte de un nuevo norma criptográfica resistente al quantum .

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