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Quizás tu abuela te decía que guardaras tus secretos bajo siete llaves. Pero, ¿qué pasaría si alguien inventa una llave universal que pueda abrir todas las cerraduras del mundo? Pues algo así es lo que podría pasar con la criptografía actual cuando los ordenadores cuánticos se vuelvan una realidad.
Esto es debido a que los sistemas de cifrado que utilizamos actualmente, como RSA y ECC, se basan en problemas matemáticos que son extremadamente difíciles de resolver para las computadoras clásicas. Sin embargo, los ordenadores cuánticos podrían resolver estos problemas en cuestión de minutos gracias a dos características: la superposición y el entrelazamiento.
¿Qué es la superposición?
En la computación clásica, la unidad básica de información es el bit, que solo puede tener uno de dos valores: 0 o 1. En contraste, los ordenadores cuánticos utilizan qubits, que gracias a la superposición pueden estar en un estado que es una combinación de 0 y 1 simultáneamente.
Esto permite que un qubit se describa como:

Donde, α y β son coeficientes que representan las probabilidades de que el qubit sea 0 o 1 cuando se mida. En otras palabras, hasta que se realice una medición, el qubit está en una especie de "estado mezclado" que incorpora ambas posibilidades.
Esta capacidad para estar en múltiples estados simultáneamente es la base de la computación cuántica, ya que permitiría explorar de manera eficiente múltiples soluciones a un problema en paralelo.
Superposición y su aplicación en cálculos complejos
La superposición permite que los ordenadores cuánticos manejen combinaciones masivas de información al mismo tiempo. Por ejemplo, mientras que un ordenador clásico con 2 bits solo puede estar en un estado único de los cuatro posibles:
00
01
10
11
En un ordenador cuántico, el estado de 2 qubits se puede escribir como una superposición de estos 4 estados posibles, similar a como lo haríamos con un solo qubit, pero ahora en un espacio de 4 dimensiones.

Donde cada uno de los coeficientes en la fórmula del qubit representa la probabilidad de que el qubit esté en un determinado estado, en lugar de estar completamente en un único estado, como ocurre en la computación clásica.
Lo que hace la superposición es que, mientras no midas, los qubits están "explorando" todas las combinaciones posibles al mismo tiempo.
En otras palabras, aunque un ordenador cuántico no "hace todo a la vez", su capacidad para procesar múltiples estados simultáneamente le permite abordar problemas de manera mucho más eficiente, reduciendo significativamente el número de pasos necesarios para resolverlos. Esto lo convierte en una herramienta especialmente poderosa para resolver problemas complejos, como los que se encuentran en la criptografía moderna.
¿Qué es el entrelazamiento cuántico?
¿Has oído hablar de la telepatía entre partículas? Bueno, algo así es el entrelazamiento cuántico. En concreto, es una propiedad única que permite que dos o más qubits estén conectados de tal manera que el estado de uno dependa directamente del estado del otro, sin importar la distancia que los separe.
En la computación cuántica, este fenómeno es clave porque permite que los qubits trabajen en equipo de formas que los bits clásicos no pueden. Por ejemplo, al entrelazar dos qubits, sus estados combinados contienen más información que la suma de sus partes individuales. Por eso hace que los ordenadores cuánticos puedan realizar ciertos cálculos de manera exponencialmente más eficiente que los clásicos.
En resumen, como si tuvieses un equipo que estuviese trabajando de manera conjunta y leyéndose la mente, ¡super productivo!
El algoritmo de Shor: la pesadilla de la criptografía actual
Una de las aplicaciones más sorprendentes de la computación cuántica es el algoritmo de Shor, creado por el matemático Peter Shor. Este algoritmo tiene la capacidad de factorizar números grandes en sus factores primos de manera extremadamente rápida y eficiente.
¿Por qué es esto tan relevante? Muchos de los sistemas de cifrado que usamos actualmente, como RSA, dependen de lo difícil que es factorizar números primos grandes. Si un ordenador cuántico pudiera hacer esta tarea de manera rápida, podría descifrar y romper estos sistemas de seguridad con facilidad, comprometiendo la protección de datos sensibles.
Criptografía postcuántica (o "quantum safe") al rescate
¿Cómo protegeríamos nuestros datos en este nuevo escenario? La respuesta está en la criptografía postcuántica, un campo que cada vez iremos reconociendo cada vez más.
La idea base de esta "nueva criptografia" es anticiparse a los posibles riesgos y preparar nuestros sistemas de seguridad para un futuro en el que los ataques cuánticos sean una realidad.
Organismos como el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) están liderando esfuerzos para estandarizar algoritmos resistentes a la cuántica, buscando soluciones que protejan la privacidad de los datos a largo plazo.
La criptografía postcuántica será crucial no solo para la protección de la información personal, sino también para la infraestructura crítica de países y empresas frente a los desafíos de la nueva era cuántica.
¿Estaremos preparados para un mundo en el que nuestros sistemas de seguridad puedan ser vulnerables ante el poder de este nuevo tipo de computación?
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