¿Qué es la criptografía cuántica? Todo sobre ello (2023)

¿Qué es la criptografía cuántica?

Imagine un mundo en el que la comunicación segura esté garantizada y los datos sensibles permanezcan a salvo de miradas indiscretas. Ésta es la promesa de la criptografía cuántica, un enfoque revolucionario de la encriptación que aprovecha las misteriosas propiedades de la mecánica cuántica.

En esta entrada del blog, desentrañaremos el enigma de qué es la criptografía cuántica, exploraremos cómo funciona y descubriremos sus aplicaciones en el mundo real en diversos sectores. Acompáñenos en este apasionante viaje al reino de la comunicación cuántica.

Resumen

• La criptografía cuántica es una tecnología de comunicación segura que aprovecha el poder de la mecánica cuántica para proteger la transmisión de datos de agentes maliciosos.
• Utiliza principios como el entrelazamiento y la superposición para crear claves de cifrado imposibles de descifrar, lo que garantiza un nivel de seguridad superior al de los métodos criptográficos tradicionales.
• Se trata de una tecnología revolucionaria que tiene el potencial de cambiar la forma en que nos comunicamos y protegemos nuestros datos.

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Comprender la criptografía cuántica

En el corazón de la criptografía cuántica se encuentra el concepto de distribución cuántica de claves (QKD), una técnica que permite compartir claves de cifrado de forma prácticamente indescifrable. Se trata de un importante salto adelante en comparación con los métodos de cifrado clásicos, que se basan en complejas ecuaciones matemáticas que pueden ser descifradas por potentes ordenadores cuánticos.

Basándose en los principios de la mecánica cuántica, la criptografía cuántica garantiza que los datos sensibles permanezcan a salvo de escuchas y manipulaciones, independientemente de los avances de la informática cuántica.

El papel de la mecánica cuántica

Los fascinantes principios de la mecánica cuántica, como la superposición, el entrelazamiento y la incertidumbre, sientan las bases de la criptografía cuántica. Estos principios permiten generar claves de cifrado seguras, que luego se utilizan para transmitir datos mediante QKD.

Esta carrera por aprovechar el poder de la mecánica cuántica ha dado lugar a una competición mundial para construir el primer ordenador cuántico utilizable, también conocida como la carrera armamentística cuántica. A medida que los ordenadores cuánticos se hacen más potentes, los métodos tradicionales de cifrado corren el riesgo de quedarse obsoletos, lo que convierte a la criptografía cuántica en una vía esencial para avanzar en la comunicación segura.

Comparación de la encriptación clásica y cuántica

Los métodos de encriptación clásicos, como la encriptación simétrica y la asimétrica, se basan en la codificación matemática de los datos, haciéndolos descifrables sólo por quienes posean la clave correcta. Sin embargo, la criptografía cuántica adopta un enfoque diferente, utilizando los principios de la mecánica cuántica para cifrar y transmitir datos de una forma teóricamente indescifrable.

El cifrado asimétrico, como el RSA, es especialmente vulnerable a los ataques de la informática cuántica, ya que los números primos utilizados en las claves privadas podrían llegar a descubrirse. Por otro lado, se espera que los métodos de cifrado simétrico como AES y 3DES sigan siendo seguros frente a los ordenadores cuánticos.

A medida que la amenaza de la computación cuántica se hace más inminente, el desarrollo de algoritmos resistentes a la cuántica y la adopción de la criptografía cuántica se vuelven fundamentales para garantizar la seguridad permanente de nuestro mundo digital.

Distribución cuántica de claves: El corazón de la criptografía cuántica

La distribución cuántica de claves es la columna vertebral de la criptografía cuántica, ya que permite el intercambio seguro de claves de cifrado para la comunicación. La ventaja clave de la QKD sobre los métodos clásicos es su irrompibilidad teórica, lo que garantiza el máximo nivel de seguridad para la transmisión de datos sensibles.

Si un fisgón intenta interceptar una clave cuántica, el estado cuántico del fotón se alterará, introduciendo errores en la clave y alertando al emisor y al receptor del compromiso. Esta propiedad única de la QKD la convierte en una solución indispensable para la comunicación segura en la era de la informática cuántica.

Técnicas y protocolos QKD

Existen varias técnicas y protocolos QKD populares, como BB84 y E91, que están diseñados para garantizar la transmisión segura de claves de cifrado. Estos protocolos aprovechan el principio de incertidumbre de Heisenberg, un concepto fundamental de la mecánica cuántica, que establece que ciertos pares de propiedades, como la posición y el momento, no pueden medirse simultáneamente con absoluta precisión.

Este principio garantiza que cualquier intento de interceptar la clave cuántica introducirá errores, inutilizando en última instancia la clave y alertando a las partes comunicantes de la intrusión.

Retos y limitaciones

A pesar de su inmenso potencial, la QKD también se enfrenta a algunos retos y limitaciones. Actualmente, la tecnología es lenta y requiere equipos caros para funcionar. Además, la distancia a la que la QKD puede transmitir claves de forma segura está limitada por la atenuación de los fotones en el cable de fibra óptica.

Además, los relés utilizados para la QKD pueden ser puntos débiles para los piratas informáticos, y los enrutadores y concentradores utilizados para encaminar los mensajes también pueden ser vulnerables. A medida que el campo de la criptografía cuántica sigue avanzando, los investigadores trabajan sin descanso para superar estos retos y liberar todo su potencial para una comunicación segura.

Preparándose para la revolución de la computación cuántica

Los rápidos avances de la informática cuántica suponen un riesgo importante para los actuales métodos de cifrado, en particular la criptografía de clave pública, que podría ser descifrada fácilmente por un potente ordenador cuántico. Como resultado, existe una necesidad urgente de desarrollar algoritmos resistentes a la computación cuántica que puedan proteger los datos sensibles de los ataques cuánticos.

Al adelantarse a los acontecimientos y adoptar la criptografía cuántica, las organizaciones pueden garantizar la seguridad de sus datos y comunicaciones ante la inminente revolución de la informática cuántica.

Algoritmos resistentes al quantum

Con la llegada de la informática cuántica, los investigadores trabajan activamente en el desarrollo de algoritmos resistentes a la cuántica para salvaguardar los datos de los ataques cuánticos. La criptografía basada en celosías es una de esas técnicas emergentes, muy prometedora para asegurar los datos en la era cuántica.

Otros algoritmos resistentes a la cuántica que se están desarrollando son la criptografía basada en códigos, la criptografía basada en hash y la criptografía multivariante. Estas novedosas técnicas criptográficas son fundamentales para garantizar la seguridad permanente de las comunicaciones y la información digitales en un mundo en el que la computación cuántica es cada vez más una realidad.

Proyecto de criptografía post-cuántica del NIST

El Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) está a la vanguardia de los esfuerzos para estandarizar algoritmos criptográficos resistentes al quantum. A través de su Proyecto de Criptografía Post-Cuántica, el NIST pretende desarrollar, evaluar y estandarizar uno o más algoritmos criptográficos de clave pública resistentes a la cuántica para asegurar nuestra infraestructura digital frente a ataques cuánticos y clásicos.

Al trabajar de forma proactiva en la normalización de algoritmos resistentes a la computación cuántica, el NIST desempeña un papel fundamental para garantizar la seguridad de nuestro mundo digital frente a las amenazas emergentes de la computación cuántica.

Implantación de medidas de seguridad de seguridad cuántica

A medida que se acerca la realidad de la computación cuántica, es esencial que las organizaciones comiencen la transición hacia medidas de seguridad seguras para los cuánticos y adopten tecnologías resistentes a los cuánticos. Esta transición no sólo garantiza la seguridad de los datos sensibles, sino que también prepara a las organizaciones para un futuro en el que la computación cuántica sea omnipresente.

En las siguientes secciones, exploraremos las estrategias para aplicar medidas de seguridad a prueba de cuánticos y debatiremos las ventajas de automatizar los sistemas de gestión de certificados.

Certificados híbridos y estrategias de migración

Para facilitar un proceso de migración fluido a las medidas de seguridad seguras desde el punto de vista cuántico, se pueden emplear certificados híbridos. Los certificados están equipados tanto con una clave y una firma RSA/ECC normales, como con una clave y una firma seguras desde el punto de vista cuántico. Esto garantiza la máxima seguridad para los usuarios.

Mediante el uso de certificados híbridos, las organizaciones pueden realizar una transición gradual de los sistemas que utilizan cifrado ECC o RSA a los nuevos algoritmos criptográficos de seguridad cuántica, manteniendo al mismo tiempo canales de comunicación seguros. Se recomienda que las organizaciones utilicen certificados híbridos como punto de partida para el proceso de migración, ya que este enfoque minimiza el riesgo y garantiza un entorno seguro durante toda la transición.

Automatización de la gestión de certificados

A medida que las organizaciones realizan la transición hacia medidas de seguridad seguras desde el punto de vista cuántico, la gestión automatizada de certificados adquiere cada vez más importancia. Las complejidades de las técnicas criptográficas quantum-safe requieren una gestión eficiente de los certificados digitales, incluyendo su emisión, revocación y renovación. Las herramientas de automatización como Sectigo Certificate Manager pueden ayudar a simplificar las tareas relacionadas con los certificados SSL/TLS. Esto incluye el cambio a algoritmos criptográficos seguros desde el punto de vista cuántico, el descubrimiento automatizado de certificados, su revocación y sustitución, así como la renovación simplificada de certificados.

Mediante la implantación de sistemas automatizados de gestión de certificados, las organizaciones pueden gestionar eficazmente los retos que plantea la adopción de medidas de seguridad de seguridad cuántica.

Aplicaciones reales de la criptografía cuántica

La criptografía cuántica no es sólo un concepto teórico; tiene aplicaciones prácticas en diversas industrias y sectores. Desde la seguridad de las transacciones financieras hasta la protección de las comunicaciones gubernamentales sensibles, la criptografía cuántica ofrece una seguridad sin igual frente a las amenazas emergentes de la computación cuántica.

En las siguientes subsecciones, exploraremos cómo se está aplicando la criptografía cuántica en el sector financiero y el desarrollo de sistemas de comunicación cuántica por satélite.

Criptografía cuántica en finanzas

En el sector financiero, la criptografía cuántica puede emplearse para salvaguardar las transacciones financieras, como los pagos y las transferencias, así como para asegurar datos sensibles, como la información de los clientes y los detalles de las cuentas. El uso de algoritmos resistentes al quantum y de la criptografía cuántica puede ayudar a las instituciones financieras a maximizar las vías de negociación, investigar los mercados financieros y gestionar la asignación de activos y el riesgo.

Con las principales instituciones financieras explorando ya el potencial de la computación cuántica en las finanzas, la adopción de la criptografía cuántica está llamada a desempeñar un papel crucial en la seguridad de la industria financiera en los próximos años.

Comunicaciones cuánticas por satélite

Las comunicaciones cuánticas por satélite ofrecen un enfoque prometedor para establecer comunicaciones globales seguras. Al aprovechar el entrelazamiento cuántico y los satélites para enviar y recibir mensajes cifrados, las comunicaciones cuánticas por satélite pueden lograr una transmisión segura a largas distancias.

A pesar de los retos que plantean el coste, las necesidades de recursos y las interferencias atmosféricas, los sistemas de comunicación cuántica por satélite encierran un inmenso potencial para asegurar las comunicaciones en diversos sectores, como las finanzas, las telecomunicaciones y la administración pública.

Resumen

En conclusión, la criptografía cuántica ofrece un medio de comunicación potente y seguro en un mundo en el que la informática cuántica supone una amenaza creciente para los métodos de cifrado tradicionales. Comprendiendo los principios de la mecánica cuántica, aprovechando la distribución cuántica de claves y adoptando algoritmos resistentes a la cuántica, las organizaciones pueden prepararse para la revolución de la informática cuántica y garantizar la seguridad de sus datos y comunicaciones.

A medida que nos adentramos en la era cuántica, la adopción de la criptografía cuántica y de medidas de seguridad seguras desde el punto de vista cuántico será crucial para salvaguardar nuestro mundo digital. Con aplicaciones en el mundo real en diversas industrias y el desarrollo continuo de algoritmos resistentes a la cuántica y sistemas de comunicación cuántica basados en satélites, el futuro de la comunicación segura se encuentra en el ámbito de la criptografía cuántica.

Cómo mantenerse seguro en línea:

• Utilice contraseñas seguras: Utilice una contraseña única y compleja para cada cuenta. Un gestor de contraseñas puede ayudarle a generarlas y almacenarlas. Además, active la autenticación de dos factores (2FA) siempre que esté disponible.
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• Tenga cuidado con los intentos de phishing: Sea precavido cuando reciba comunicaciones sospechosas que le pidan información personal. Las empresas legítimas nunca le pedirán datos confidenciales por correo electrónico o mensaje de texto. Antes de hacer clic en cualquier enlace, asegúrese de la autenticidad del remitente.
• Manténgase informado: En nuestro blog cubrimos una amplia gama de temas de ciberseguridad. Y hay varias fuentes creíbles (en inglés) que ofrecen informes y recomendaciones sobre amenazas, como NIST, CISA, FBI, ENISA, Symantec, Verizon, Cisco, Crowdstrike y muchas más.

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Preguntas más frecuentes

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