Que é a criptografía cuántica?

A criptografía cuántica refírese a sistemas criptográficos que dependen de efectos e propiedades da mecánica cuántica para realizar tarefas criptográficas. Isto contrasta coa criptografía clásica usada nos ordenadores modernos. Un requisito fundamental da criptografía cuántica é o uso dunha computadora cuántica; non se pode realizar utilizando un ordenador estándar.

QKD

O campo principal da criptografía cuántica é QKD. QKD significa Quantum Key Distribution. En lugar de utilizar un proceso de cifrado totalmente cuántico, QKD usa efectos cuánticos para distribuír de forma segura unha clave de cifrado clásica. Isto significa que só hai que desenvolver un sistema de comunicación cuántico seguro comprobado en lugar de algoritmos cuánticos moito máis complexos. Tamén reduce os requisitos físicos; tecnicamente, só sería necesaria unha tarxeta de rede cuántica nun ordenador normal en lugar de un ordenador cuántico completo.

A mecánica cuántica préstase razoablemente para desenvolver sistemas de comunicación cuántica seguros. Hai formas de comunicarse con canles de comunicación cuánticas que un terceiro non autorizado non pode controlar sen que esa intrusión sexa detectable.

A seguridade dunha canle de comunicación cuántica tamén se pode reducir a uns poucos requisitos moi mínimos. Unha destas condicións é que as dúas partes lexítimas teñan algún xeito de autenticarse entre si. Outro requisito é simplemente que se apliquen as leis da mecánica cuántica.

O principal problema para QKD vén da dificultade de transmitir información cuántica a distancias significativas. A investigación actual permite tarifas de acordo clave adecuadas sobre fibras ópticas ata 550 km. Máis aló desta distancia, necesítanse repetidores cuánticos para garantir que o sinal non se perda no ruído. Ademais, encamiñar as comunicacións cuánticas a través dunha Internet cuántica sería un reto. Os sistemas de proba actuais tenden a ser punto a punto.

Outros campos de investigación

Os efectos cuánticos pódense utilizar no campo da computación cuántica desconfiada. Aquí, dúas partes poden cooperar sen confiar entre si. O sistema cuántico pódese deseñar para que ambas partes poidan demostrar que a outra estaba facendo trampas. Estes métodos, con todo, tamén dependen de efectos non cuánticos como a relatividade especial.

As investigacións están en curso noutros campos, como esixir que un destinatario estea nun lugar físico específico aínda que dous adversarios conflúan. Outros esquemas intentan obrigar incluso aos destinatarios activamente deshonestos a ter que ser honestos implementando requisitos esmagadores do sistema para que poidan ser fraudulentos. Gran parte deste tipo de traballos mostraron debilidades nas actuais implementacións cuánticas pero deixou a porta aberta para futuras investigacións nun campo moi novo.

A comunicación cuántica require varias cousas para ser verdadeiramente segura. En primeiro lugar, as transmisións ópticas deben ser capaces de enviar fotóns únicos. Os sistemas actuais tenden a usar láseres que envían varios fotóns. Teoricamente, un adversario podería interceptar un dos moitos fotóns sen deixar rastro. Non obstante, hai investigacións prometedoras no desenvolvemento de fontes de fotóns únicos.

En segundo lugar, os detectores de fotóns sofren diferenzas baseadas na tolerancia de fabricación, que abren unha xanela para que un escoitador se inxecte no fluxo de comunicación sen ser detectado. Este problema é imposible de resolver plenamente sen tolerancias infinitamente estreitas, un requisito inviable.

Conclusión

A criptografía cuántica refírese á criptografía que fai uso de efectos mecánicos cuánticos. O campo principal actual é a distribución de claves cuánticas que usa métodos de comunicación cuántica para transmitir claves de cifrado clásicas. Non se debe confundir a criptografía cuántica coa criptografía poscuántica.