Oliver Nabani

Todo es fácil si se explica de forma simple

Cómo lograr un nivel de seguridad cuántica con redes híbridas

La era cuántica está cada vez más cerca, y con ella vienen nuevos desafíos y oportunidades para la protección de los datos. Las computadoras cuánticas, que prometen una velocidad y una capacidad de procesamiento sin precedentes, también suponen una amenaza para la seguridad de la información, ya que podrían romper la mayoría de los algoritmos de cifrado actuales. Por eso, es necesario desarrollar nuevas formas de garantizar la confidencialidad, la integridad y la disponibilidad de los datos en un mundo cuántico.

En este artículo, vamos a explorar cómo se puede lograr un nivel de seguridad cuántica con redes híbridas que usan tres tecnologías clave: la criptografía de poscuántica (PQC), la distribución cuántica de claves (QKD) y el internet cuántico. Estas tecnologías combinan los principios de la mecánica cuántica con los de la informática clásica para crear una red de comunicación más rápida, segura y eficiente.

¿Qué es la criptografía de poscuántica?


La criptografía de poscuántica (PQC) es el conjunto de algoritmos de seguridad que pueden resistir los ataques de las computadoras cuánticas. Estos algoritmos se basan en problemas matemáticos que son difíciles de resolver incluso para las computadoras cuánticas, como la factorización de números grandes, el logaritmo discreto o el problema del isomorfismo de grafos. La PQC se puede implementar en dispositivos y redes actuales, sin necesidad de hardware especializado. La PQC ofrece una solución a corto y medio plazo para proteger los datos en el borde de la red, es decir, en los dispositivos y aplicaciones que se conectan a la red.

¿Qué es la distribución cuántica de claves?


La distribución cuántica de claves (QKD) es un método de seguridad que usa las propiedades de la mecánica cuántica para generar y compartir claves secretas entre dos partes. Estas claves se pueden usar para cifrar y descifrar la información que se envía por la red. La ventaja de la QKD es que garantiza la seguridad absoluta de las claves, ya que cualquier intento de interceptarlas o modificarlas se detecta inmediatamente por el principio de incertidumbre de Heisenberg. La QKD requiere de hardware específico, como emisores y receptores de fotones, y de canales de comunicación ópticos, como fibras o satélites. La QKD ofrece una solución a largo plazo para proteger los datos críticos entre nodos de la red, es decir, entre los centros de datos o las computadoras cuánticas.

¿Qué es el internet cuántico?


El internet cuántico es una red de computadoras cuánticas que pueden comunicarse usando fotones entrelazados, lo que permite una transmisión de información más rápida y segura. El entrelazamiento cuántico es un fenómeno por el cual dos partículas comparten un estado cuántico, de forma que lo que le ocurre a una afecta instantáneamente a la otra, sin importar la distancia que las separe. El internet cuántico permitiría realizar operaciones cuánticas a distancia, como la teleportación cuántica, el cálculo distribuido o la medición en red. El internet cuántico requiere de hardware y software avanzados, como repetidores cuánticos, enrutadores cuánticos o protocolos cuánticos. El internet cuántico ofrece una solución a futuro para crear una red global de computación cuántica.

¿Cómo se puede lograr una red híbrida que combine PQC, QKD y el internet cuántico?


La idea de crear una red híbrida que combine PQC, QKD y el internet cuántico es aprovechar las ventajas de cada una de estas tecnologías para crear una red de comunicación más segura y eficiente. Una red híbrida podría funcionar de la siguiente manera:

  • Los dispositivos y aplicaciones que se conectan a la red usan algoritmos de seguridad PQC para proteger sus datos en el borde de la red, sin necesidad de cambiar su hardware o software.
  • Los centros de datos o las computadoras cuánticas que se comunican entre sí usan QKD para generar y compartir claves secretas que cifran y descifran sus datos, garantizando la seguridad absoluta de la comunicación.
  • Los fotones entrelazados que se envían por la red se usan para realizar operaciones cuánticas a distancia, como la teleportación cuántica, el cálculo distribuido o la medición en red, lo que permite una transmisión de información más rápida y eficiente.
  • Los repetidores cuánticos, que son computadoras cuánticas, se sitúan como segmentos sobre el canal ruidoso para asegurar la seguridad de la comunicación. Los repetidores cuánticos hacen esto purificando los segmentos del canal antes de conectarlos creando una línea segura de comunicación.

¿Qué desafíos y oportunidades presenta esta red híbrida?

La creación de una red híbrida que combine PQC, QKD y el internet cuántico no está exenta de desafíos y oportunidades. Algunos de ellos son:

  • La inversión en la infraestructura necesaria para construir la red, como el hardware, el software, los canales ópticos y los satélites.
  • La estandarización de los algoritmos, los protocolos, las interfaces y las normas que regulen la red, tanto a nivel nacional como internacional.
  • La interoperabilidad entre los diferentes sistemas, dispositivos y aplicaciones que se conecten a la red, tanto cuánticos como clásicos.
  • La innovación en el desarrollo de nuevas aplicaciones y servicios que aprovechen las ventajas de la red, como la computación en la nube, la inteligencia artificial, la ciberseguridad o la defensa.

Conclusión

La era cuántica está a la vuelta de la esquina, y con ella vienen nuevos desafíos y oportunidades para la protección de los datos. La combinación de PQC, QKD y el internet cuántico ofrece una solución para lograr un nivel de seguridad cuántica con redes híbridas que sean más rápidas, seguras y eficientes. Sin embargo, esta solución también requiere de una inversión, una estandarización, una interoperabilidad y una innovación que permitan crear una red global de computación cuántica.

Fuentes

https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2023/02/10/achieving-quantum-level-security-with-hybrid-networks-using-pqc-qkd-and-quantum-internet/ 

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_cryptography 

https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2021/09/24/quantum-security-in-a-nutshell/ 

https://www.nato.int/docu/review/articles/2021/06/03/quantum-technologies-in-defence-security/index.html 

https://securityboulevard.com/2023/02/quantum-computers-what-is-q-day-and-whats-the-solution/


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