La revolución de la computación cuántica: llega mañana, por lo que debemos prepararnos hoy

• El impacto de la computación cuántica en la seguridad de internet será tan grande que debemos empezar a planificarlo ya.

• Su potencia de procesamiento exponencialmente superior hará obsoleta la criptografía de uso generalizado.

• La «agilidad de seguridad» (agilidad criptográfica) es un concepto clave para estar preparados para la computación cuántica.

El pensamiento estratégico ha propiciado muchos de los mayores éxitos de la humanidad. Pero cuando algunos saltos son demasiado grandes para darlos de una sola vez, o parecen estar demasiado lejos en el futuro, la acción estratégica (una toma de decisiones gradual y coherente con una visión a largo plazo) puede servir de catalizador para el éxito futuro.

Si bien para la mayoría un ordenador cuántico operativamente viable parece estar fuera del horizonte, los pasos necesarios para prepararse para su inevitabilidad sí están al alcance de la vista. Necesitamos una planificación más avanzada en el ciberespacio para prepararnos para el impacto de la computación cuántica, que, sin algunos cambios, socavará toda la integridad y confidencialidad de internet, lo que supondría un desastre económico y social. Aquí es donde la acción estratégica puede demostrar todo su valor.

Un ordenador cuántico es radicalmente disruptivo: utilizará un método distinto para representar y calcular la información, lo que permitirá velocidades mucho, muchísimo mayores. No se trata solo de una evolución, sino de una revolución. Los ordenadores cuánticos serán tan revolucionarios en este siglo como lo fueron los ordenadores frente a las calculadoras mecánicas del siglo pasado. Se construirán, esencialmente, aprovechando las propiedades de los átomos que estudiamos en clase de física. Pueden ser millones de veces más rápidos.

Una breve introducción a los fundamentos de la seguridad en internet podría ayudarnos a comprender este potencial disruptivo.

La confidencialidad, la integridad y la autenticación (de personas, máquinas, software y datos) sustentan toda la seguridad en internet (y la socavan cuando se implementan de forma deficiente); la criptografía (el uso de ecuaciones matemáticas para proteger la información) es su base:

• Confidencialidad (por ejemplo, codificar los datos para que sean privados)

• Integridad (por ejemplo, impedir intentos de cambiar falsamente «depositados 100 $» por «depositados 10 000 $»)

• Autenticación (por ejemplo, verificar la identidad de la persona con la que se está comunicando)

¿Cómo funciona algo tan importante como la criptografía? Una buena analogía es un candado de combinación de una taquilla de instituto. (En esta analogía, el candado es el «algoritmo» criptográfico, y sus números secretos son la «clave» criptográfica). Los candados de combinación tienen dos funciones de seguridad: cerrar, un mecanismo sencillo que solo requiere empujarlo para cerrar o asegurar; y abrir, un mecanismo relativamente complejo que depende de los números secretos que se introducen en el candado mediante un giro en sentido horario o antihorario. Eso es lo que es una criptografía bien diseñada e implementada: un mecanismo para aplicar fácilmente la seguridad, pero del todo impracticable de adivinar a menos que se conozca la clave para desbloquearlo.

Pero una vez producido un ordenador cuántico operativamente viable, puede adivinar las posibilidades a un ritmo sustancialmente más rápido: de forma exponencial.

Si intentara leer un mensaje cifrado criptográficamente adivinando la clave criptográfica con los ordenadores más rápidos de hoy, incluso trabajando juntos, no sería práctico. Las matemáticas de la criptografía triunfan sobre la informática. Los criptoanalistas pueden intentar utilizar superordenadores (combinados con conocimientos matemáticos), pero es del todo impracticable aplicar fuerza bruta a la clave de un algoritmo criptográfico moderno, y por eso la criptografía sirve de base para la seguridad.

Durante décadas, los ingenieros han fabricado ordenadores con mayor potencia de cálculo, ya sea acelerando el tiempo que tarda un procesador en evaluar cada posibilidad binaria individual, ya sea añadiendo múltiples procesadores que examinan en paralelo distintas posibilidades. En teoría, con suficiente velocidad y procesamiento en paralelo, se podrían probar todas las combinaciones posibles del candado (la clave criptográfica).

Pero las complejidades de fabricación crean un límite práctico para el primer enfoque. Y la segunda técnica, el procesamiento en paralelo, resulta prohibitiva por el coste de los procesadores y por el gasto que supone alimentarlos y refrigerarlos (se funden o sufren otros fallos al funcionar a gran velocidad y en proximidad).

Por tanto, la criptografía bien diseñada e implementada está muy lejos del alcance de la capacidad de los superordenadores de procesadores rápidos o en paralelo para adivinar cada posibilidad.

Pero los ordenadores cuánticos pueden hacer muchas más conjeturas a la vez. En ocasiones, esto da lugar a un aumento exponencial de la potencia de procesamiento (el doble de un doble de una cantidad, etc.), en lugar de los aumentos incrementales posibles con los ordenadores tradicionales. Es importante destacar que ciertos tipos de problemas matemáticos son muy adecuados para un ordenador cuántico.

La mayoría cree que un ordenador cuántico operativamente viable (uno que sea fiable y tenga un número útil de cúbits, las unidades de datos de los ordenadores cuánticos) está a entre cinco y 15 años de distancia, y que un puñado de países persigue ese objetivo.

Necesitamos prepararnos ahora. Así se hace:

1. Haga que la «agilidad de seguridad» forme parte de su doctrina de seguridad operativa. Al adquirir ciberseguridad en los próximos dos a cinco años, indique a sus proveedores que desea «agilidad criptográfica», es decir, la capacidad fluida de cambiar a «algoritmos criptográficos asimétricos resistentes a la computación cuántica» cuando estén disponibles.

2. Adopte algoritmos criptográficos resistentes a la computación cuántica cuando estén disponibles. Idealmente, utilice un algoritmo estándar resistente a la computación cuántica varios años antes de que se considere que el ordenador cuántico estará disponible, porque:

• Incertidumbre: se desconoce la disponibilidad de los ordenadores cuánticos (la investigación más avanzada al respecto está clasificada).

• Interoperabilidad: es necesaria una transición fluida a esta nueva clase de criptografía. Habrá un momento en que la agilidad criptográfica (la capacidad de elegir y utilizar de forma segura y ágil distintos tipos de criptografía) permitirá la comunicación tanto con quienes utilicen criptografía resistente a la computación cuántica como con quienes todavía no lo hagan.

3. Inventario de sus activos de datos para ver cuáles deben volver a cifrarse con algoritmos criptográficos resistentes a la computación cuántica. Algunos datos son tan valiosos que tienen una vida útil prolongada (décadas) y deben protegerse frente a aquellos adversarios que robarían sus datos cifrados hoy y los «descifrarían» con ordenadores cuánticos disponibles en el futuro.

4. Concienciación y educación. Explique a sus colegas de qué se trata y por qué deberían preocuparse, distinguiendo entre tres temas principales: la computación cuántica (ordenadores mucho más rápidos); la criptografía resistente a la computación cuántica (algoritmos que deben desarrollarse y adoptarse para prepararse para los futuros ordenadores); e intercambio cuántico de claves (un medio para compartir información de forma privada, detectando cuándo ha sido comprometida).

Los ordenadores cuánticos serán revolucionarios por su velocidad, tanto que pueden socavar la base de la seguridad de internet. No son simplemente una curiosidad técnica que admirar, sino una revolución que nos exige planificar su llegada con antelación, ya que pueden socavar la seguridad en internet. Debemos adoptar ya estrategias de ciberseguridad ágiles e integradas, incluida la criptografía ágil, para garantizar que estemos preparados para la era que traerán los ordenadores cuánticos.