El secreto de una videoconferencia cuántica 100% segura

El secreto de una videoconferencia cuántica 100% segura

Hace unos días las Academia de Ciencias de China y Austria mantenían una videoconferencia totalmente segura gracias a la encriptación cuántica. ¿De verdad es posible una comunicación inviolable?

La distancia que separa Viena de China se hacía más liviana hace unos días. Mediante una videoconferencia, los presidentes de sus respectivas Academias de Ciencia, Chunli Bai y Anton Zellinger, mantenían una interesante conversación. La comunicación en sí no sería motivo de noticia si no fuera por un curioso detalle: es la primera videoconferencia (al menos oficial) que se ha realizado de manera 100% segura. ¿Todavía no parece lo suficientemente impresionante? ¿Y si dijéramos que es la primera videoconferencia realizada mediante una comunicación cuántica? Examinemos las implicaciones de este hito.

El misterio del entrelazamiento cuántico

El uso de las propiedades cuánticas para conseguir una comunicación virtualmente inviolable es algo que lleva en la mente de los investigadores un par de décadas. Pero no ha sido hasta recientemente que la encriptación cuántica se ha convertido en una realidad. Básicamente, esta consiste en codificar la información para ser transmitida y recibida gracias a estas propiedades. ¿Y qué tiene esto de especial? Debido a varias de las características del mundo subatómico la información puede pasar de un punto a otro sin que exista un medio de transmisión. En otros casos, dicha información no puede ser observada sin ser destruida (además de que pondría al descubierto a cualquier ladrón de datos). Vamos a explicar esto un poco mejor.

teletransporte cuántico
Varsha (Wikimedia)

Hace casi cien años Einstein describía, sin querer creerlo, uno de los fenómenos más extraños que conocemos a día de hoy: el entrelazamiento cuántico. Este se manifiesta de la siguiente manera: si colocamos dos partículas entrelazadas separadas entre sí, el estado de ambas partículas está ligado de manera que cuando cambiamos el de una, automáticamente se modifica el de la otra. ¿Y cómo sabe una partícula que la otra ha cambiado de estado? Lo sabe y punto. Es decir, no hay una transmisión de información para indicar el cambio de estado. Sencillamente, la partícula, por decirlo de algún modo, reacciona al cambio. Pero insistimos, no hay ninguna vía por la que las partículas se comuniquen. Sencillamente pasa.

Si logramos manejar con soltura (a falta de una expresión mejor) la información contenida en dichas partículas, podemos crear un sistema en el cual modifiquemos el estado de una de ellas y de forma inmediata se modifique el de su partícula enlazada sin que exista ningún medio entre las mismas. Además, esto ocurre de manera instantánea, a mayor velocidad de lo que transmitiría la información la luz. De esta manera, situados en cada uno de los extremos (que son las partículas) podemos enviar y recibir mensajes sin que nadie pueda interceptarlos, tal y como explicó para Hipertextual Ignacio Cirac, director del Instituto Max-Planck de Óptica Cuántica.

Cómo conseguir una videoconferencia 100% segura

Ya tenemos una mecánica interesante para ‘enviar’ información (aunque técnicamente no estamos enviando nada todavía). Ahora tenemos que crear todo el resto del método para poder hablar con otra persona al otro lado del mundo. Aquí es donde entran los experimentos cuánticos a gran escala. El primero de los satélites cuánticos es el Quantum Experiments at Space Scale, o QUESS, también conocido como Mozi, que se puso en órbita hace algo más de un año. Este satélite está diseñado para distribuir claves codificadas cuánticamente entre dos estaciones: una situada en China y otra situada en Austria. Este verano, los investigadores demostraron la posibilidad de ‘teletransportar’ un fotón al espacio, batiendo récords en entrelazamiento cuántico. ¿Qué tiene que ver el teletransporte con el entrelazamiento? El teletransporte no consiste en mover materia física de un punto a otro. En realidad, cuando hablamos de teletransporte, en términos realistas, lo que hacemos es ‘cortar’ el estado físico de una partícula y ‘pegarlo’ en otra. Puesto que las partículas en el universo son únicas, no pueden tener el mismo estado físico, lo que hacemos en realidad es convertir la segunda partícula en la que era la primera.

Para que esto ocurra, como podréis imaginar, se emplea el entrelazamiento cuántico. De esta manera, modificamos el estado de la primera de ellas para convertir a la segunda. Este proceso conocido como teletransporte cuántico es complejo a medida que aumenta la distancia. En el caso de los satélites, por ejemplo, la dificultad proviene de la presencia de la atmósfera, ya que las partículas pueden interactuar con ella, rompiendo el entrelazamiento. Pero el experimento fue todo un éxito y asentó las bases para la videoconferencia que hemos tenido la suerte de ver hace muy poco. Esta, además, supone la primera prueba de una llamada intercontinental de carácter cuántico. El protocolo empleado, a nivel informático, no difiere demasiado de los protocolos ordinarios excepto en la transmisión y recepción de la información. En este proceso son los cúbits, y no los bits, los que encierran los secretos del mensaje. Un mensaje, que, como decíamos, está oculto por las propiedades cuánticas a ojos indiscretos.

¿De verdad es inviolable?

A pesar de lo que promulgan las leyes de la física, el escepticismo no tiene límites. Así que es lícito pararse a pensar “¿es 100% segura?”. Durante el pasado julio, Hipertextual estuvo presente en la IV Conferencia Internacional de Tecnología Cuántica (ICQT) de Moscú hablando con Vadim Makarov, experto en seguridad informática y sistemas cuánticos. “Las leyes físicas no se pueden romper. El sistema cuántico no es hackeable“, explicaba. “Pero sí que podemos piratear los extremos, es decir, los dispositivos que emiten y reciben la información“. Según el experto, este es el principal punto débil, junto con otro aspecto importante: la manipulación de la información. El único punto 100% seguro es el que implica la ‘transmisión’ entre las partículas (que insistimos, no es una transmisión en sí).

entrelazamiento cuántico

¿Podría hackearse el resto? Según Makarov, sí. “Además de los métodos convencionales de hacking, que apuntan a los protocolos y comunicaciones informáticas tradicionales, existe la posibilidad de provocar fallos en los dispositivos cuánticos”. Tanto provocar la corrupción del mensaje como espiar los mensajes enviados mediante encriptación cuántica es parte del trabajo de Vadim. Pero, aunque posible, esto no es tan sencillo de hacer. “Dejando a un lado el pirateo al uso, que puede atacar a cualquier medio de transmisión informática, los dispositivos de comunicación basados en encriptación cuántica solo pueden ser hackeados accediendo a ellos físicamente”. Para ello, explicaba durante la conferencia este experto, se puede instalar un espía en dichos dispositivos que robe la información según es recibida o enviada sin que las partes puedan llegar a detectarlo. Aun así, la encriptación cuántica y todos los sistemas de comunicación asociados a esta siguen siendo, por el momento, un bastión de seguridad inexpugnable.