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La Computación Cuántica y el Futuro de la Criptografía RSA: Desafíos para la Ciberseguridad
Exploramos cómo la **computación cuántica** amenaza la **criptografía** actual, incluyendo **RSA**, y sus implicaciones para la **seguridad digital**.
La computación cuántica es un campo que, a primera vista, puede parecer complejo, pero en esencia, busca expandir los límites de la computación actual utilizando los principios inusuales de la física de partículas subatómicas. La inminente revolución de las computadoras cuánticas promete una serie de logros asombrosos, trayendo la singularidad de la mecánica cuántica al primer plano de la tecnología. Se espera que estas máquinas de nueva generación, entre otras cosas, transformen la investigación farmacéutica, la manufactura, el modelado financiero y, crucialmente, la ciberseguridad. En este último ámbito, un equipo de investigadores afirmó en 2024 haber utilizado una computadora cuántica para romper una forma de encriptación conocida como RSA.
La encriptación de datos es ampliamente utilizada para proteger información sensible que se transmite a través de internet. La encriptación implica ocultar esos datos, convirtiéndolos en información aparentemente aleatoria. Para descifrar la encriptación, se necesita una clave criptográfica, que es esencialmente un conjunto de valores matemáticos que solo el emisor y el receptor de los datos encriptados poseen, permitiendo solo a esas partes descifrarlos.
La encriptación se utiliza en plataformas de mensajería, para proteger información bancaria y médica, e incluso por fuerzas militares para mantener segura información confidencial. Pero cuando las computadoras cuánticas se generalicen, representarán un riesgo significativo para la seguridad en internet debido a su potencial para inutilizar esta encriptación. Ahora, investigadores en China afirman haber roto un método de encriptación comúnmente utilizado con una máquina cuántica.
La máquina cuántica que vulneró la encriptación RSA
RSA, nombrado así por sus creadores, Ron Rivest, Adi Shamir y Leonard Adleman, es un sistema de encriptación asimétrica o de clave pública, donde se utilizan dos claves separadas: una para encriptar y otra para desencriptar. Siendo el algoritmo de clave pública más utilizado, RSA se emplea en navegadores web, servicios de correo electrónico, VPN y otras formas de comunicación digital. Es evidente que una computadora capaz de romper la encriptación RSA representaría un riesgo significativo para la seguridad web. Y eso es exactamente lo que investigadores chinos de la Universidad de Shanghái afirman haber logrado utilizando una computadora cuántica.
En mayo de 2024, el grupo publicó sus hallazgos en el Chinese Journal of Computers, revelando que lograron romper encriptaciones RSA usando la computadora cuántica D-Wave Advantage. D-Wave, con sede en California, promociona la máquina en su sitio web como “la primera y única computadora cuántica diseñada para negocios” y un dispositivo que permite a los usuarios “resolver sus problemas empresariales más grandes y complejos”. Los investigadores chinos han demostrado también que la D-Wave Advantage y otras máquinas similares podrían representar una amenaza gigantesca para la seguridad en internet.
Cómo los investigadores rompieron la encriptación RSA con una computadora cuántica
En lugar de utilizar bits como las computadoras estándar de hoy, las máquinas cuánticas utilizan bits cuánticos o qubits. La unidad básica de datos en las computadoras cuánticas, los qubits, pueden existir como 1 y 0 simultáneamente, a diferencia de los bits en la computación clásica, que deben ser uno o el otro. Esto es lo que confiere a las computadoras cuánticas su poder y velocidad sin precedentes. En el caso de la D-Wave Advantage, la máquina utiliza más de 5,000 qubits, lo que resultó más que suficiente para descifrar la forma de encriptación RSA utilizada por los investigadores chinos de la Universidad de Shanghái.
Para lograrlo, el equipo empleó un proceso conocido como recocido cuántico (quantum annealing). Esto se refiere a aprovechar el poder de la mecánica cuántica para encontrar la solución óptima a un problema con una cantidad significativa de soluciones posibles. Esencialmente, los investigadores convirtieron la tarea de descifrar la encriptación criptográfica en un problema de optimización, demostrando que las computadoras cuánticas son capaces de atacar con éxito RSA usando este método.
Por qué no necesitamos entrar en pánico (por ahora)
Aunque descifrar criptosistemas de larga data con facilidad suena como un ominoso presagio de un futuro en el que la seguridad en internet sea diezmada por las máquinas cuánticas, existe una advertencia importante en el estudio de los investigadores chinos. Específicamente, el grupo utilizó un número entero de 50 bits para la encriptación RSA.
La encriptación RSA se basa en parte en la factorización (descomposición en términos más pequeños que pueden multiplicarse entre sí) de números primos o enteros grandes (números enteros que no son fracciones). Por lo tanto, cuanto mayor sea el número entero, más compleja y segura se vuelve la encriptación criptográfica. El estudio de la Universidad de Shanghái utilizó un número entero de 50 bits, pero como afirma RSA Security, la compañía fundada por los creadores de RSA, Ron Rivest, Adi Shamir y Leonard Adleman, “El problema con estas afirmaciones es que factorizar un número entero de 50 bits está muy lejos de romper la encriptación de 2048 bits utilizada en las implementaciones modernas del algoritmo RSA”.
En otras palabras, el experimento chino es muy similar a una prueba de concepto. La computadora cuántica utilizada en el experimento fue capaz de romper una versión relativamente simple de la encriptación RSA, pero aún no ha descifrado el tipo más seguro ampliamente utilizado hoy en día. Aun así, si bien romper una forma de encriptación algo simple no es exactamente capaz de “derribar internet”, como señala el propio RSA, el algoritmo RSA se utiliza en toda la World Wide Web, lo que significa que “casi todos tienen algo que perder”. Ya sea que este último experimento sea una señal de la próxima crisis de seguridad en internet o no, es al menos algo que todos deberían considerar a medida que las computadoras cuánticas se vuelven cada vez más avanzadas.
