Actualmente estamos asistiendo a una revolución en el ámbito de la computación, viendo cómo se esperan romper todos los límites en la capacidad de procesamiento actual utilizando la computación cuántica. Cuando aplicamos estos conceptos al ámbito de la ciberseguridad, encontramos posibles aplicaciones de la computación cuántica que nos pueden ayudar a mejorar la ciberseguridad o, por el contrario, a romperla.

La computación cuántica puede ser, en el futuro, una vía para poder romper uno de los pilares de la ciberseguridad que nos ha acompañado durante años, que es el cifrado basado en el sistema RSA. Con este sistema de cifrado, miles de empresas confían en que sus datos críticos viajan por las redes de manera segura, sin que nadie los pueda robar o modificar. Sin embargo, con la computación cuántica, el robo de datos cifrados con la tecnología actual podría convertirse en una realidad.

Este blog post tratará varios temas de actualidad con respecto a este asunto.

¿Qué es la computación cuántica y el salto tecnológico que implica?

La computación cuántica representa una transformación fundamental en la forma en que procesamos información. Basada en principios de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento, permite que los qubits existan en múltiples estados simultáneamente. Esto contrasta con los bits clásicos que solo pueden estar en un estado a la vez: 0 o 1.

La capacidad de realizar cálculos paralelos otorga a los ordenadores cuánticos una potencia exponencial en comparación con los sistemas clásicos. Por ejemplo, problemas que tomarían millones de años en resolverse podrían abordarse en horas o minutos. Esto no solo acelera la investigación científica, sino que también abre posibilidades en campos como la inteligencia artificial, la química y la optimización. Sin embargo, también trae consigo retos, especialmente en ciberseguridad, ya que su capacidad para descifrar sistemas criptográficos actuales es una preocupación creciente.

¿Qué son los «ciber ataques cuánticos»?

Los «ciber ataques cuánticos» son una amenaza emergente en el panorama de la ciberseguridad. Una de las estrategias más preocupantes es el modelo «harvest now, decrypt later» (recolectar ahora, descifrar después). Consiste en capturar y almacenar datos cifrados en la actualidad con la expectativa de que en el futuro, cuando los ordenadores cuánticos sean lo suficientemente avanzados, se puedan descifrar rápidamente.

Este enfoque es especialmente peligroso para información confidencial o datos personales que, aunque cifrados hoy, podrían ser vulnerables en unos años. Las instituciones financieras, los gobiernos y las empresas son objetivos potenciales de estos ataques. Este tipo de amenaza subraya la necesidad urgente de desarrollar y adoptar protocolos criptográficos resistentes a la computación cuántica, garantizando que la información sensible permanezca segura incluso frente a tecnologías futuras.

¿Cómo funcionan los protocolos y técnicas actuales de cifrado?

Los protocolos de cifrado actuales, como SSL, IPsec y RSA, son fundamentales para la seguridad de las comunicaciones digitales. Estos sistemas se basan en la dificultad de resolver problemas matemáticos complejos. Por ejemplo, RSA utiliza la factorización de números primos grandes, lo que hace que descifrar un mensaje sin la clave privada sea prácticamente imposible con la tecnología clásica.

SSL y IPsec, por su parte, aseguran la autenticidad y confidencialidad de los datos transmitidos en redes. Estas técnicas funcionan generando claves de cifrado que solo las partes autorizadas pueden utilizar para codificar y decodificar información. Sin embargo, su fortaleza radica en que los algoritmos clásicos tardarían siglos en resolver los cálculos necesarios para descifrar las claves.

La llegada de la computación cuántica pone en riesgo esta seguridad, ya que podría resolver estos problemas en fracciones de tiempo mucho menores.

Otras técnicas de cifrado

Además de los sistemas tradicionales, existen métodos alternativos de cifrado que ofrecen diferentes niveles de seguridad. El cifrado simétrico, como AES (Advanced Encryption Standard), utiliza la misma clave para cifrar y descifrar, lo que lo hace rápido y eficiente, aunque menos seguro si la clave es comprometida. La criptografía de curvas elípticas – ECC es otra técnica que ofrece un alto nivel de seguridad con claves más pequeñas, haciendo que sea menos vulnerable a ataques.

Por otro lado, los esquemas post-cuánticos están en desarrollo y buscan proteger contra amenazas futuras de la computación cuántica. Estos sistemas utilizan problemas matemáticos que, hasta donde sabemos, no pueden ser resueltos eficientemente por algoritmos cuánticos. Adoptar y combinar estas técnicas será clave para mantener la seguridad en el futuro.

Técnicas para vulnerar las técnicas de cifrado actuales

La computación cuántica introduce algoritmos específicos capaces de romper los sistemas criptográficos actuales. Uno de los más conocidos es el algoritmo de Shor, que permite factorizar grandes números en tiempo polinómico, haciendo que la seguridad basada en RSA sea ineficaz. Por otro lado, el algoritmo de Grover podría reducir significativamente el tiempo necesario para realizar búsquedas exhaustivas en sistemas de cifrado simétrico, debilitando su seguridad.

Estas técnicas, aunque todavía teóricas, podrían volverse prácticas a medida que la computación cuántica avance. Esto subraya la importancia de la investigación y el desarrollo de algoritmos criptográficos resistentes a la cuántica, asegurando que los datos confidenciales permanezcan protegidos incluso ante estas amenazas.

Protegernos contra la computación cuántica

Ante el avance de la computación cuántica, es crucial desarrollar estrategias para mitigar sus riesgos en la ciberseguridad. Los esquemas de criptografía post-cuántica son una de las respuestas más prometedoras. Estos algoritmos están diseñados para ser seguros frente a ataques cuánticos y ya están siendo evaluados por organizaciones como el NIST.

Además, la implementación de redes cuánticas basadas en distribución de claves cuánticas (QKD) ofrece un enfoque radicalmente nuevo para garantizar la confidencialidad. Por último, la transición progresiva a sistemas más robustos y la educación sobre las amenazas futuras serán esenciales para minimizar el impacto de estas tecnologías en la seguridad digital.

En Teldat, como cualquier tema relacionado con la ciberseguridad, nos lo tomamos muy en serio. Nuestros departamentos de investigación y desarrollo, ya llevan tiempo trabajando sobre la computación cuántica relacionada con la ciberseguridad. Todo con el objetivo de seguir en nuestro camino en mejorar nuestras soluciones.