Introducción
En mayo de 2025, un equipo de la Universidad de Shanghái, liderado por el profesor Wang Chao, logró un hito en computación cuántica al factorizar una clave RSA de 90 bits utilizando el D-Wave Advantage, un ordenador cuántico basado en recocido cuántico con 5760 qubits físicos [Wang et al., 2025]. Publicado en la Chinese Journal of Computers bajo el título «Quantum Annealing Public Key Cryptographic Attack Algorithm Based on D-Wave Advantage», este experimento demuestra el potencial de los sistemas cuánticos para desafiar la criptografía de clave pública [South China Morning Post, 2025]. Sin embargo, la distinción entre qubits físicos y qubits lógicos es crucial para entender las limitaciones de este avance y su impacto en la seguridad criptográfica. Aunque el «Q-Day» (el momento en que los ordenadores cuánticos rompan sistemas como RSA-2048) está lejos, la necesidad de desarrollar algoritmos post-cuánticos desde hoy es urgente para proteger datos sensibles frente a futuros avances cuánticos [NIST, 2024].
El Logro de la Universidad de Shanghái
Contexto Técnico
El algoritmo RSA se basa en la dificultad de factorizar números grandes (producto de dos primos) en ordenadores clásicos. Por ejemplo, factorizar una clave RSA de 2048 bits es inviable con hardware clásico, requiriendo miles de años [CSO Online, 2024]. En contraste, el algoritmo de Shor, ejecutado en un ordenador cuántico universal con suficientes qubits lógicos, podría resolver este problema en tiempo polinómico [IBM, 2024]. El experimento de Shanghái no utilizó el algoritmo de Shor, sino que reformuló la factorización como un problema de optimización resoluble por el D-Wave Advantage, un sistema de recocido cuántico con 5760 qubits físicos [D-Wave Systems, 2025].
Metodología
El equipo empleó dos enfoques técnicos [Wang et al., 2025]:
- Optimización QUBO: La factorización se transformó en un problema de Quadratic Unconstrained Binary Optimization (QUBO), mapeado en el paisaje energético del D-Wave Advantage. Esto permitió factorizar un entero de 22 bits (2,269,753), superando resultados previos de laboratorios como Google y MIT.
- Problema del Vector Más Cercano (CVP): Combinando recocido cuántico con algoritmos clásicos, como la técnica de redondeo de Babai y el algoritmo de firma de Schnorr, el equipo factorizó un entero de 50 bits y luego uno de 90 bits, rompiendo el límite previo de 80 bits [South China Morning Post, 2025].
Este logro, aunque significativo, no amenaza las claves RSA de 2048 bits debido a la escalada exponencial de la complejidad computacional [CSO Online, 2024].
Hardware: D-Wave Advantage
El D-Wave Advantage, desarrollado por D-Wave Systems, cuenta con 5760 qubits físicos organizados en una topología Pegasus, con hasta 15 conexiones por qubit [D-Wave Systems, 2025]. Este sistema utiliza recocido cuántico para resolver problemas de optimización al buscar el estado de mínima energía. A diferencia de los ordenadores cuánticos basados en puertas (gate-based), como los de IBM o Google, no es universal y está optimizado para problemas específicos, como los abordados en el experimento de Shanghái. Su diseño híbrido cuántico-clásico requirió un preprocesamiento y postprocesamiento clásico significativo [Wang et al., 2025].
Qubits Físicos vs. Qubits Lógicos
La distinción entre qubits físicos y qubits lógicos es fundamental para evaluar el impacto del D-Wave Advantage y otros ordenadores cuánticos:
- Qubits Físicos: Son las unidades físicas de información cuántica implementadas en hardware (por ejemplo, circuitos superconductores, iones atrapados o átomos neutros). El D-Wave Advantage tiene 5760 qubits físicos, pero estos son propensos a errores debido a la decoherencia y el ruido ambiental [D-Wave Systems, 2025]. En el caso del D-Wave, estos qubits son efectivos para problemas de optimización, pero no para computación universal.
- Qubits Lógicos: Son qubits efectivos tras aplicar corrección de errores cuánticos (por ejemplo, códigos de superficie o de Shor), que requieren múltiples qubits físicos por qubit lógico para garantizar cálculos fiables. En sistemas NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), como los actuales, la falta de corrección robusta significa que los qubits lógicos son escasos o inexistentes. Para el D-Wave Advantage, no hay qubits lógicos, ya que el recocido cuántico no implementa corrección de errores avanzada, dado que su arquitectura es tolerante al ruido para aplicaciones específicas [IBM, 2024].
- Requisitos para Computación Universal: Romper RSA-2048 con el algoritmo de Shor requiere ~3 millones de qubits físicos para producir suficientes qubits lógicos con corrección de errores, según estimaciones para sistemas de iones atrapados [NIST, 2024]. Los 5760 qubits físicos del D-Wave Advantage, sin corrección de errores, no son adecuados para este propósito.
Esta distinción explica por qué el avance de Shanghái, aunque notable, está lejos de comprometer la criptografía moderna [CSO Online, 2024].
Implicaciones para la Criptografía
El experimento no pone en riesgo inmediato sistemas como RSA-2048 o AES-256, pero tiene implicaciones críticas:
- Limitaciones del Avance: Factorizar 90 bits es un logro, pero las claves de 2048 bits son órdenes de magnitud más difíciles. La complejidad crece exponencialmente, y el D-Wave Advantage, con sus 5760 qubits físicos y cero qubits lógicos, no puede abordar problemas de esta escala [South China Morning Post, 2025].
- Proximidad al «Q-Day»: El «Q-Day» requiere un ordenador cuántico universal con millones de qubits físicos y corrección de errores avanzada. El NIST estima que esto podría ocurrir en 15-30 años (2040-2055) [NIST, 2024]. El experimento de Shanghái, basado en recocido cuántico, no altera significativamente esta línea temporal.
- Riesgo de «Cosecha Ahora, Descifra Después»: Los datos cifrados hoy podrían ser recolectados y descifrados en el futuro, lo que afecta a información sensible a largo plazo (médica, gubernamental) [CSO Online, 2024].
Urgencia de Algoritmos Post-Cuánticos
Aunque el «Q-Day» está lejos, la transición a algoritmos post-cuánticos debe comenzar hoy:
- Desarrollo Prolongado: Algoritmos como CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium, FALCON y SPHINCS+, estandarizados por el NIST en 2024, requieren años para diseñarse, probarse e implementarse. La «crypto-agility» es crucial para actualizaciones rápidas [NIST, 2024].
- Protección de Datos: Datos sensibles deben protegerse contra ataques futuros. Empresas como Apple, con PQ3 en iMessage, y gobiernos están adoptando soluciones post-cuánticas [CSO Online, 2024].
- Iniciativas Actuales: China lidera en redes de Distribución de Claves Cuánticas (QKD) con más de 4600 km, garantizando comunicaciones seguras basadas en principios cuánticos [South China Morning Post, 2025].
Conclusión
El logro de la Universidad de Shanghái con el D-Wave Advantage, que utiliza 5760 qubits físicos pero cero qubits lógicos, demuestra el potencial del recocido cuántico para abordar problemas criptográficos como la factorización de RSA de 90 bits [Wang et al., 2025]. Sin embargo, la falta de corrección de errores y la naturaleza no universal de su arquitectura limitan su impacto en la criptografía moderna. Los sistemas como RSA-2048 siguen siendo seguros, pero el avance subraya la necesidad de actuar desde hoy para desarrollar e implementar algoritmos post-cuánticos [NIST, 2024]. La distinción entre qubits físicos y lógicos es clave: mientras los ordenadores cuánticos actuales tienen miles de qubits físicos, los millones de qubits lógicos necesarios para el «Q-Day» están a décadas de distancia. La preparación inmediata es esencial para garantizar un futuro digital seguro.
Fuentes
- Wang, C., et al. (2025). «Quantum Annealing Public Key Cryptographic Attack Algorithm Based on D-Wave Advantage.» Chinese Journal of Computers. Disponible en: journal.cjcomp.org.
- D-Wave Systems. (2025). «D-Wave Advantage System Overview.» Disponible en: dwave-sys.com.
- South China Morning Post. (2025). «China cracks another quantum code barrier.» Disponible en: scmp.com.
- CSO Online. (2024). «Chinese researchers break RSA encryption with a quantum computer.» Disponible en: csoonline.com.
- NIST. (2024). «NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards.» Disponible en: nist.gov.
- IBM. (2024). «Quantum Error Correction.» Disponible en: ibm.com.