Es creada la máquina Enigma usada contra los nazis, pero con quantums


La seguridad en los mensajes siempre será una preocupación en estamentos sensibles, como los militares, por ejemplo, ya que son susceptibles de ser decodificados y descifrados, aunque haya herramientas de encriptación de hasta 512 bits. Por eso, investigadores de la Universidad de Rochester (Nueva York) demostraron que se puede enviar un mensaje 100% seguro, con una clave que sea más corta que el mensaje mismo. Este logro pudo realizarse gracias a la Máquina Cuántica Enigma, bautizada así en honor al británico Alan Turing, quien fue capaz de descifrar los códigos de guerra nazis en la Segunda Guerra Mundial.

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El matemático Claude Shannon (EEUU), fue el primero en desarrollar un modelo de cifrado de información, usando sus conocimientos en álgebra y circuitos. Con esto creó un sistema binario de encriptación con una clave que reúne 3 características:

  • Clave aleatoria
  • De un sólo uso
  • Tan larga como el mensaje mismo

Esta investigación fue publicada en la revista Physical Review A y se basa en el bloqueo cuántico de datos, que es un método que hasta ahora era pura teoría. Fue gestionado en sus etapas más avanzadas por el profesor de información cuántica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MITSeth Lloyd. Este procedimiento utiliza fotones (las partículas más pequeñas asociadas con la luz) para llevar un mensaje: se creía que este sistema tenía limitaciones para el cifrado de mensajes de forma segura, pero Lloyd descubrió la manera de hacer suposiciones adicionales (aquellas que involucran el límite entre la luz y la materia) para que sea un método más seguro para el envío de datos.

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Ahora bien, mientras que un sistema binario permite solamente una de dos posiciones con cada bit de información, las ondas de fotones pueden ser alteradas de muchas más formas: el ángulo de inclinación puede ser cambiado, la longitud de onda se puede hacer más larga o más corta, y el tamaño de la amplitud puede ser modificado. Puesto que un fotón tiene más variables (y hay incertidumbres fundamentales cuando se trata de mediciones cuánticas) la clave cuántica para cifrar y descifrar un mensaje puede ser más corta que el propio mensaje.

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Este sistema (Lloyd) era una teoría hasta este año, cuando el equipo de la universidad, dirigido por Daniel Lum, desarrolló un dispositivo (la máquina cuántica Enigma), que pondría en práctica la teoría. Te vamos a poner un ejemplo: supongamos que quieres enviar un mensaje cifrado a otra persona. Utilizas la máquina para generar fotones que viajan a través del espacio libre y en un modulador espacial de luz (SLM) que altera las propiedades de los fotones individuales (por ejemplo, la amplitud y/o la inclinación) para codificar correctamente los mensajes en los frentes de onda planos pero inclinados que se pueden enfocar a puntos únicos dictados por la inclinación. Pero el SLM hace una cosa más: distorsiona las formas de los fotones en patrones al azar, de forma que los frentes de onda no sean planos, lo que significa que no tienen un enfoque bien definido. Tanto tú como la otra persona saben cuales son las teclas que identifican las operaciones de cifrado aplicadas, así que la otra persona es capaz de usar su propia SLM para aplanar el frente de onda y enfocar los fotones, y las propiedades alteradas se traducen en los distintos elementos del mensaje. Junto con la modificación de la forma de los fotones, Lum y el equipo hicieron uso del principio de incertidumbre (cortesía de Erwin Schrodinger), que establece que cuanto más sabemos acerca de una propiedad de una partícula, menos sabemos acerca de otras propiedades. Debido a eso, los investigadores fueron capaces de bloquear de forma segura seis bits clásicos de información usando sólo un bit de una clave de cifrado, una operación llamada bloqueo de datos. Lum dijo que “si bien nuestro dispositivo no es 100% seguro, debido a la pérdida de fotones, muestra que el bloqueo de datos en el cifrado de mensajes es mucho más que una teoría”. El objetivo final de las máquina cuántica Enigma es prevenir que un tercer participante (llamémoslo Juan), intercepte y descifre el mensaje.

Un principio fundamental de la teoría cuántica es que la mera acción de medir un sistema cuántico altera el sistema. Como resultado, Juan tendría sólo una oportunidad de obtener y traducir el mensaje cifrado, algo que es virtualmente imposible, dado el casi ilimitado número de patrones que existe por cada fotón.

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Acerca de Rafa

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