Hacia un ordenador cuántico capaz de descifrar códigos

Basándose en un algoritmo emblemático, investigadores del MIT proponen una forma de crear un circuito de factorización cuántica más pequeño y más tolerante al ruido para la criptografía.

Este nuevo algoritmo requiere menos bloques de construcción cuánticos y tiene una mayor tolerancia al ruido cuántico, lo que podría hacer que sea más factible de implementar en la práctica.

Las comunicaciones digitales están cifradas utilizando un método probado y verdadero que se basa en la idea de que incluso el ordenador más rápido sería incapaz de descomponer eficientemente un número gigantesco en factores.

Por otro lado, los ordenadores cuánticos prometen descifrar rápidamente sistemas criptográficos complejos que un ordenador clásico tal vez nunca podría desentrañar. Esta promesa se basa en un algoritmo de factorización cuántica propuesto en 1994 por Peter Shor, que ahora es profesor en el MIT.

Pero si bien los investigadores han dado grandes pasos en los últimos 30 años, los científicos aún no han construido un ordenador cuántico lo suficientemente potente como para ejecutar el algoritmo de Shor.

Mientras algunos investigadores trabajan para construir ordenadores cuánticos más grandes, otros han estado tratando de mejorar el algoritmo de Shor para que pudiera funcionar en un circuito cuántico más pequeño. Hace aproximadamente un año, el científico informático de la Universidad de Nueva York Oded Regev propuso una importante mejora teórica. Su algoritmo podría funcionar más rápido, pero el circuito requeriría más memoria.

A partir de esos resultados, los investigadores del MIT han propuesto ahora un enfoque que combina la velocidad del algoritmo de Regev con la eficiencia de memoria del de Shor. Este nuevo algoritmo es tan rápido como el de Regev, requiere menos bloques de construcción cuánticos conocidos como qubits y tiene una mayor tolerancia al ruido cuántico, lo que podría hacer que sea más factible de implementar en la práctica.

A largo plazo, este nuevo algoritmo podría informar el desarrollo de nuevos métodos de cifrado que puedan soportar el poder de descifrado de códigos de los ordenadores cuánticos.

"Si alguna vez se construyen ordenadores cuánticos a gran escala, entonces la factorización está acabada y tenemos que encontrar algo más que usar para la criptografía. Pero ¿cómo de real es esta amenaza? ¿Podemos hacer que la factorización cuántica sea práctica? Nuestro trabajo podría potencialmente acercarnos un paso más a una implementación práctica", dice en un comunicado Vinod Vaikuntanathan, profesor de Ingeniería, miembro del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) y autor principal de un artículo que describe el algoritmo.

La investigación se presentará en la Conferencia Internacional de Criptología de 2024.