Connect with us

Publicado

on

Introducción

La criptografía quantum-safe, también conocida como criptografía post-cuántica (PQC), es un campo en rápida evolución que busca desarrollar algoritmos criptográficos capaces de resistir ataques de computadoras cuánticas. A medida que la computación cuántica avanza, los algoritmos actuales, como RSA y ECDSA, enfrentan riesgos significativos debido a algoritmos cuánticos como el de Shor, que podrían romperlos en cuestión de horas. Este artículo explora en profundidad la criptografía quantum-safe como pilar fundamental para la seguridad digital futura, detalla los últimos avances en su desarrollo y destaca proyectos similares que están marcando el rumbo hacia un mundo resistente a las amenazas cuánticas.

La Necesidad de la Criptografía Quantum-Safe

Las computadoras cuánticas aprovechan propiedades como la superposición y el entrelazamiento para resolver problemas matemáticos complejos, como la factorización de números enteros y el cálculo de logaritmos discretos, mucho más rápido que las computadoras clásicas. El algoritmo de Shor (1994) puede factorizar números grandes exponencialmente más rápido, poniendo en riesgo sistemas criptográficos de clave pública como RSA y la criptografía de curva elíptica (ECC), ampliamente utilizados en billeteras de criptomonedas, protocolos TLS y comunicaciones seguras. Por otro lado, el algoritmo de Grover proporciona una mejora cuadrática en la búsqueda, afectando la seguridad de algoritmos simétricos como AES, aunque esto se mitiga duplicando el tamaño de las claves.

  • Amenaza Inminente: Aunque las Computadoras Cuánticas Criptográficamente Relevantes (CRQC) aún no existen, investigaciones recientes, como las de Google, indican que factorizar claves RSA de 2.048 bits podría requerir menos qubits de lo estimado previamente (alrededor de 1 millón en lugar de 20 millones). Esto sugiere que el horizonte temporal para una CRQC podría estar dentro de los próximos 5 a 15 años.
  • Ataques «Harvest Now, Decrypt Later»: Los datos cifrados hoy podrían ser recolectados y almacenados para descifrarse en el futuro cuando las CRQC estén disponibles, lo que hace urgente la transición a sistemas quantum-safe.
  • Impacto en Criptomonedas: Las billeteras de criptomonedas, que dependen de ECDSA, son particularmente vulnerables. Sin medidas quantum-safe, los fondos podrían ser comprometidos una vez que las CRQC sean operativas.

La criptografía quantum-safe no depende de principios cuánticos, como la distribución de claves cuánticas (QKD), sino que utiliza algoritmos diseñados para ejecutarse en computadoras clásicas y resistir tanto ataques clásicos como cuánticos. Este enfoque es crucial para proteger infraestructuras críticas, datos sensibles y sistemas financieros en la era cuántica.

Avances Recientes en Criptografía Quantum-Safe

El desarrollo de algoritmos quantum-safe ha sido impulsado por esfuerzos globales, con el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) liderando la estandarización desde 2016. A continuación, se detallan los avances más recientes:

  • Estandarización de NIST: En agosto de 2024, NIST publicó los primeros tres estándares de criptografía post-cuántica: FIPS 203 (ML-KEM, basado en CRYSTALS-Kyber), FIPS 204 (ML-DSA, basado en CRYSTALS-Dilithium) y FIPS 205 (SLH-DSA, basado en SPHINCS+). Un cuarto algoritmo, FN-DSA (basado en FALCON), fue seleccionado para futura estandarización. Estos algoritmos, desarrollados con contribuciones de IBM y otros socios, se basan en problemas matemáticos como los de retículos (lattice-based) y funciones hash, que se consideran resistentes a ataques cuánticos.
    • ML-KEM (Kyber): Un mecanismo de intercambio de claves basado en el problema de aprendizaje con errores en módulos (module learning with errors). Ofrece alta seguridad, tamaños de clave y cifrado equilibrados, y un rendimiento líder en diversas plataformas.
    • ML-DSA (Dilithium): Un esquema de firma digital basado en retículos, conocido por su robustez y fiabilidad, recomendado como el algoritmo principal para firmas digitales.
    • SLH-DSA (SPHINCS+): Un esquema de firma digital basado en funciones hash, que ofrece una alternativa para aplicaciones específicas.
    • FN-DSA (FALCON): Diseñado para aplicaciones que requieren firmas más pequeñas y rápidas, está en proceso de estandarización.
  • HQC Seleccionado: En marzo de 2025, NIST anunció la selección del algoritmo HQC (Hamming Quasi-Cyclic) para estandarización, ampliando las opciones para sistemas quantum-safe.
  • Implementaciones Prácticas:
    • Google: En septiembre de 2024, Google anunció la integración de ML-KEM en Chrome 131, permitiendo un intercambio de claves híbrido quantum-safe a partir de noviembre de 2024. Esto marca un paso significativo hacia la adopción en navegadores web.
    • Microsoft: En mayo de 2025, Microsoft incorporó soporte para ML-KEM y ML-DSA en versiones preliminares de Windows Insider y Linux a través de su biblioteca SymCrypt, promoviendo la preparación para sistemas quantum-safe.
    • NordVPN: En mayo de 2025, NordVPN completó la implementación de cifrado post-cuántico en todas sus plataformas mediante el protocolo NordLynx, siendo uno de los primeros proveedores de VPN en ofrecer cobertura completa quantum-safe.
    • Commvault: En junio de 2025, Commvault integró el algoritmo HQC de NIST en su marco de criptografía post-cuántica, mejorando la protección de datos a largo plazo.
  • Regulaciones y Políticas: En diciembre de 2022, Estados Unidos promulgó la Quantum Computing Cybersecurity Preparedness Act, que obliga a las agencias federales a desarrollar planes para migrar a estándares quantum-safe para 2035. En Europa, la Comisión Europea y organizaciones como ETSI y ENISA están promoviendo hojas de ruta similares, con un enfoque en soluciones híbridas para 2026 y protección total de infraestructuras críticas para 2030.

Proyectos Similares y Esfuerzos Colaborativos

Además de los esfuerzos de estandarización, varios proyectos y alianzas están impulsando la adopción de criptografía quantum-safe y tecnologías relacionadas:

  • Post-Quantum Cryptography Alliance (PQCA): Lanzada en febrero de 2024 por la Linux Foundation, esta alianza reúne a gigantes como Amazon Web Services, Cisco, Google, IBM, NVIDIA, QuSecure, SandboxAQ y la Universidad de Waterloo. Su objetivo es desarrollar paquetes de software que soporten estándares PQC, facilitando la adopción en diversas industrias. La PQCA se centra en la evaluación, prototipado e implementación de algoritmos quantum-safe.
  • Open Quantum Safe (OQS): Iniciado en 2016, este proyecto de código abierto, parte de la Linux Foundation, desarrolla liboqs, una biblioteca en C que incluye algoritmos quantum-safe para intercambio de claves y firmas digitales. OQS también integra estos algoritmos en aplicaciones como OpenSSL, apoyando la investigación y la adopción práctica.
  • Project Eleven: En junio de 2025, esta iniciativa recaudó 6 millones de dólares para desarrollar Yellowpages, un registro criptográfico post-cuántico para Bitcoin que permite a los usuarios proteger sus activos con claves resistentes a ataques cuánticos, abordando la vulnerabilidad de las billeteras expuestas.
  • EQAS (China): Investigadores chinos han creado un sistema blockchain resistente a ataques cuánticos, reemplazando la encriptación tradicional con firmas digitales quantum-safe. Este sistema, llamado EQAS, es un ejemplo de innovación en la protección de redes blockchain.
  • EU-Japan Q-NEKO Project: Lanzado en mayo de 2025, este proyecto de 4 millones de euros se centra en sistemas híbridos de computación cuántica y de alto rendimiento (HPC) para aplicaciones científicas y de inteligencia artificial, incluyendo avances en criptografía quantum-safe.
  • ETSI Cyber Quantum Safe Cryptography (QSC) Working Group: Este grupo trabaja en recomendaciones para protocolos y primitivas criptográficas quantum-safe, considerando aspectos prácticos como rendimiento, interoperabilidad y arquitectura. ETSI también ha publicado guías como TR 103 619 para estrategias de migración a PQC.
  • BSI (Alemania): En diciembre de 2021, el BSI actualizó sus recomendaciones para la migración a criptografía quantum-safe, promoviendo enfoques híbridos que combinan algoritmos clásicos y post-cuánticos para una transición flexible (cryptographic agility).
  • IBM Quantum Safe: IBM ofrece servicios de transformación quantum-safe para empresas, integrando algoritmos como ML-KEM y ML-DSA en sistemas como IBM z16 y su plataforma cuántica. IBM también contribuye a proyectos de código abierto para acelerar la adopción.

Desafíos y Perspectivas Futuras

  • Implementación Práctica: Uno de los mayores desafíos es integrar algoritmos quantum-safe en sistemas existentes sin comprometer el rendimiento o la interoperabilidad. Por ejemplo, los algoritmos basados en retículos, aunque seguros, pueden requerir más recursos computacionales que RSA o ECC.
  • Agilidad Criptográfica: Las organizaciones deben adoptar enfoques híbridos que permitan una transición fluida a medida que los estándares evolucionan. Esto incluye la capacidad de actualizar algoritmos sin interrumpir sistemas críticos.
  • Concienciación y Preparación: La falta de awareness sobre las amenazas cuánticas es una barrera significativa. Estudios, como el del BSI en Alemania, muestran una subestimación del riesgo entre las empresas.
  • Tiempo de Transición: La migración a criptografía quantum-safe puede tomar décadas, como lo demuestra la transición histórica a RSA. Por ello, expertos instan a las organizaciones a comenzar ahora, realizando inventarios de activos criptográficos y planificando estrategias de migración.

Conclusiones

La criptografía quantum-safe es el pilar fundamental para proteger la infraestructura digital frente a las futuras capacidades de las computadoras cuánticas. Los avances liderados por NIST, con algoritmos como ML-KEM, ML-DSA y SLH-DSA, marcan un hito en la estandarización, mientras que implementaciones prácticas por parte de Google, Microsoft y NordVPN muestran un compromiso con la adopción temprana. Proyectos como la PQCA, OQS y EQAS demuestran que la colaboración global es clave para abordar los desafíos técnicos y prácticos.

No existen «billeteras cuánticas» basadas en algoritmos cuánticos, ya que estos no están desarrollados ni son viables actualmente. En cambio, las billeteras de criptomonedas están evolucionando hacia soluciones quantum-safe mediante algoritmos post-cuánticos, como los propuestos por el protocolo QRAMP para Bitcoin. Para garantizar la seguridad, las organizaciones y usuarios deben adoptar prácticas de ciberseguridad robustas, mantenerse informados sobre los estándares emergentes y colaborar con iniciativas como la PQCA. La transición hacia un mundo quantum-safe es un esfuerzo a largo plazo, pero el momento de actuar es ahora.

Continue Reading
Advertisement
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

QC

Radar QC: tres avances para que las computadoras cuánticas funcionen mejor

Publicado

on

IBM conectó dos procesadores, un equipo alemán aceleró operaciones sin perder precisión y una investigación propuso nuevas formas de proteger la información. Qué pasó y por qué importa.

Las noticias sobre computación cuántica suelen destacar máquinas con más cúbits, las unidades con las que estos equipos procesan información. Pero construir sistemas más grandes es solo una parte del desafío. También hay que conseguir que sus componentes se comuniquen, que las operaciones sean precisas y que los errores no arruinen el cálculo.

Tres investigaciones recientes trabajan sobre esas dificultades desde ángulos diferentes. No presentan una computadora lista para transformar la industria, sino avances en algunas de las piezas que podrían hacerla posible.

La palabra que conecta esta primera edición de Radar QC es fiabilidad: una máquina más grande o más rápida no resulta necesariamente más útil si pierde información mientras trabaja.

Los trabajos seleccionados se publicaron entre el 21 de octubre y el 2 de noviembre de 2026.

1. IBM conectó dos procesadores: el desafío es que trabajen juntos

Una computadora cuántica de mayor escala no necesariamente tendrá que construirse sobre un único chip. Otra posibilidad es conectar varios procesadores y hacerlos funcionar como módulos de una misma máquina.

La idea parece sencilla, pero plantea una dificultad: la información cuántica debe viajar entre los módulos y participar en operaciones conjuntas sin deteriorarse demasiado.

IBM Research dio un paso en esa dirección. Su equipo conectó dos procesadores Nighthawk R1, de 120 cúbits cada uno, mediante cuatro enlaces superconductores con cables de aproximadamente 80 centímetros.

Qué consiguieron

Los investigadores lograron transferir información entre los módulos y realizar operaciones entre cúbits ubicados en procesadores distintos. También generaron estados de entrelazamiento que abarcaban ambos chips, estableciendo relaciones cuánticas entre sus componentes.

La transferencia alcanzó una fidelidad media del 99%. Esa cifra describe qué tan bien se conservó el estado que se quería trasladar, según la medición utilizada.

Sin embargo, al realizar una operación más compleja entre módulos, la fidelidad media descendió a aproximadamente el 94,75%. No es una contradicción: transportar un estado y completar una operación entre procesadores son tareas diferentes. La segunda requiere más pasos, y cada uno puede introducir errores.

La distinción es importante. Un buen enlace es necesario, pero no garantiza por sí solo que todo el cálculo distribuido funcione con la misma precisión.

Por qué importa

El resultado ofrece una vía para construir sistemas cuánticos por módulos, en lugar de intentar concentrar toda su capacidad en un solo chip.

Además de las mediciones cuánticas, el equipo comprobó que las cuatro conexiones continuaban funcionando después de tres ciclos de calentamiento y enfriamiento. Es una observación relevante para el ensamblaje de estos sistemas, aunque todavía no constituye una prueba de durabilidad industrial.

También hay que evitar una lectura exagerada del tamaño del experimento: aunque cada procesador tenía 120 cúbits, las pruebas utilizaron un subconjunto próximo a las conexiones. No se demostró un cálculo conjunto que aprovechara los 240.

El trabajo se presentó como preprint, una versión de investigación cuya publicación posterior tras revisión por pares no se verificó para esta edición.

2. Una operación más rápida, sin perder precisión

El segundo avance llega de investigadores de Jülich, Aachen y Colonia, en Alemania. El equipo realizó operaciones sobre un solo cúbit con pulsos de 6,8 nanosegundos: menos de siete milmillonésimas de segundo.

Las operaciones evaluadas alcanzaron fidelidades superiores al 99,98%. El trabajo se publicó en Nature Communications.

La velocidad llama la atención, pero lo más interesante es cómo evitaron que esa rapidez provocara errores adicionales.

El problema de acelerar demasiado

El dispositivo utilizado pertenece a una familia de cúbits superconductores denominada transmon. Para calcular se emplean dos niveles de energía, pero el sistema físico tiene otros niveles disponibles.

Un pulso de control intenso puede llevarlo accidentalmente a uno de esos niveles que no se utilizan para representar la información. Los investigadores llaman “fuga” a esa salida del espacio de trabajo previsto.

El equipo desarrolló una forma de diseñar los pulsos para reducir esas transiciones indeseadas. En la comparación presentada, consiguió disminuir la fuga más de veinte veces respecto del método de referencia.

Dicho de forma sencilla: no se trató únicamente de hacer una operación más rápida, sino de controlar mejor lo que ocurre al acelerarla.

Qué cambia y qué falta

El resultado aporta una técnica para mejorar una operación elemental de la computadora cuántica. Pero la prueba se realizó sobre un cúbit aislado.

Todavía no demuestra el mismo desempeño cuando se controlan muchos cúbits simultáneamente, ni una mejora equivalente en operaciones que involucran a dos cúbits o en un programa completo.

También conviene interpretar correctamente el porcentaje: una fidelidad superior al 99,98% corresponde a la operación evaluada bajo las condiciones del experimento. No significa que cualquier cálculo realizado por una futura máquina tenga esa probabilidad de terminar correctamente.

Hay otro detalle para quienes comparen velocidades: los 6,8 nanosegundos corresponden al pulso. El protocolo incorpora además un margen de un nanosegundo después de cada pulso para contemplar posibles distorsiones.

3. Una nueva estrategia para proteger la información

El tercer trabajo no presenta un nuevo procesador. Propone una forma de proteger la información cuántica y estudia su comportamiento mediante teoría y simulación.

La investigación, realizada por autores con afiliaciones en Taiwán y Reino Unido, fue publicada anticipadamente el 2 de noviembre en npj Quantum Information, después de ser aceptada y revisada por pares.

Su foco es un tipo particular de perturbación: el ruido coherente colectivo.

Para aproximarnos a la idea, imaginemos una alteración que afecta de manera relacionada a varios componentes, en lugar de producir fallas independientes. El trabajo busca que la protección de la información siga funcionando frente al tipo de perturbación colectiva considerado.

Qué propusieron

Los investigadores estudiaron una forma de distribuir la información entre varios cúbits físicos, conocida como código de excitación constante.

El objetivo no es simplemente guardar la información de una manera especial. También hay que operar sobre ella y detectar errores sin romper las condiciones que le dan protección.

Los autores desarrollaron procedimientos compatibles con esa estructura y un método de simulación para analizar su comportamiento frente a distintos tipos de ruido.

Entre los casos estudiados aparece un código que utiliza 14 cúbits físicos para representar un cúbit lógico. Este último es una unidad de información protegida mediante una codificación más amplia.

Por qué merece atención

El trabajo recuerda que aumentar el número de cúbits no es el único camino para mejorar una computadora cuántica. También importa cómo se organiza la información y qué errores puede soportar esa organización.

Su alcance, por ahora, es teórico y de simulación. No demuestra la estrategia en una máquina real ni establece que sea la mejor solución para cualquier dispositivo.

Para esta edición se pudieron verificar el resumen y la información editorial, pero no revisar el desarrollo completo. Por ese motivo, no se le atribuyen ventajas prácticas ni cifras de desempeño que no pudieron comprobarse.

Qué nos dicen juntos estos resultados

Las tres investigaciones trabajan sobre tareas necesarias para construir sistemas más capaces:

  • Conectar componentes para que intercambien información y operen juntos.
  • Controlar operaciones rápidas sin provocar transiciones indeseadas.
  • Proteger la información frente a determinados errores.

Pero sus resultados no se pueden sumar como si fueran partes de una misma máquina ya integrada. La interconexión de IBM no incorpora automáticamente la técnica alemana, y la nueva estrategia de protección no fue probada en esos procesadores.

Tampoco corresponde comparar directamente el 99% de fidelidad de una transferencia con el 99,98% de una operación sobre un cúbit. Son mediciones de tareas distintas, realizadas bajo condiciones diferentes.

Qué mirar en los próximos anuncios

Para saber si estas líneas avanzan, las próximas pruebas deberían responder preguntas concretas.

En los procesadores conectados, habrá que observar si las operaciones entre módulos se vuelven más precisas y si mantienen su desempeño al aumentar la cantidad de enlaces.

En las operaciones ultrarrápidas, lo importante será comprobar si el método conserva sus ventajas cuando muchos cúbits trabajan a la vez y se ejecutan secuencias más exigentes.

En la protección de información, faltará evaluar cómo llevar la propuesta al laboratorio y qué recursos necesita para funcionar.

Para quien sigue el sector sin trabajar en un laboratorio, estas preguntas ofrecen una guía más útil que contar cúbits: qué pudieron hacer, con cuántos errores y bajo qué condiciones.

Fuentes

  1. Neereja M. Sundaresan y colaboradores, IBM Research. Meter-scale quantum interconnects between large quantum processors. Preprint publicado en arXiv el 21 de octubre de 2026. Investigación sobre cuatro interconexiones entre dos procesadores superconductores. Se consultó el texto disponible en HTML, incluidos métodos y tablas.
    Consultar el trabajo en arXiv.arxiv
  2. Y. Gao y colaboradores. Ultrafast single-qubit gates through multi-photon transition removal. Publicado en Nature Communications el 23 de octubre de 2026. Investigación experimental sobre operaciones rápidas y reducción de fuga en un cúbit superconductor. Se consultó el artículo disponible en HTML; no se revisaron los datos originales ni se reprodujeron los resultados.
    Consultar el artículo en Nature Communications.nature
  3. Ching-Yi Lai, Pei-Hao Liou y Yingkai Ouyang. Fault-tolerant quantum error correction for constant-excitation stabilizer codes under coherent noise. Publicado anticipadamente en npj Quantum Information el 2 de noviembre de 2026. Trabajo teórico y de simulación, aceptado y revisado por pares. Para esta nota se consultaron el resumen y los datos editoriales, no el desarrollo completo.
    Consultar el artículo en npj Quantum Information.

Continue Reading

QC

Anthropic estudia cómo diseñar circuitos cuánticos con Claude

Publicado

on

Anthropic publicó una investigación sobre el uso de Claude para diseñar circuitos cuánticos más eficientes. El trabajo aborda uno de los desafíos de la computación cuántica: construir secuencias de operaciones que aprovechen un hardware limitado y sujeto a errores.

El diseño de circuitos exige traducir algoritmos a operaciones compatibles con una arquitectura concreta. El número de operaciones, la conectividad entre qubits y las restricciones físicas pueden determinar si una solución teórica es viable en un dispositivo real. Un asistente de IA podría ayudar a explorar alternativas y reducir el trabajo manual de los especialistas.

La investigación no demuestra que la IA pueda reemplazar a los físicos o que haya resuelto por sí sola los obstáculos centrales de la computación cuántica. Para evaluar el aporte deben examinarse las métricas utilizadas, los circuitos de referencia, las mejoras obtenidas y la reproducibilidad de los resultados.

El potencial está en acelerar la interacción entre programación, matemáticas y diseño de hardware. Universidades y centros de investigación de Argentina podrían seguir esta línea mediante simuladores y herramientas de código abierto, siempre distinguiendo entre circuitos optimizados en simulación y mejoras verificadas en procesadores físicos.

Fuentes:

Anthropic: https://www.anthropic.com/research/designing-efficient-quantum-circuits

Continue Reading

QC

Google reduce 40 veces los errores de estados cuánticos especiales

Publicado

on

Google Quantum AI anunció una demostración experimental de la técnica conocida como “magic state cultivation” en su procesador Willow. Según los investigadores, el procedimiento redujo aproximadamente 40 veces los errores frente a los estados no cultivados y alcanzó una fidelidad lógica de 99,99 % para los estados T.

Los estados mágicos son un recurso necesario para ejecutar determinadas operaciones en computación cuántica universal. Producirlos con suficiente calidad consume recursos de hardware y corrección de errores, por lo que mejorar su generación puede reducir la capacidad total que una máquina necesita dedicar a preparar operaciones antes de realizar cálculos útiles.

El resultado tiene relevancia porque no se limita a una simulación: Google informa que la técnica funcionó en hardware cuántico real. El equipo también describe procedimientos para transferir estados entre esquemas de códigos de corrección de errores. Sin embargo, la demostración no significa que exista ya una computadora cuántica de uso general capaz de superar a los sistemas clásicos en todas las aplicaciones.

La próxima etapa será demostrar que el método mantiene sus ventajas a mayor escala y con circuitos más complejos. Para empresas e investigadores latinoamericanos, el avance justifica seguir la evolución de los algoritmos y la corrección de errores, sin confundir un hito experimental con disponibilidad comercial inmediata.

Fuentes:

Google Quantum AI: https://blog.google/innovation-and-ai/models-and-research/quantum-computing/magic-state-cultivation-quantum-computing/

Continue Reading

TENDENCIAS