Científicos de Bélgica y España han comprobado por vez primera que los sistemas nuevos de seguridad basados en criptología cuántica son mucho más seguros que los actuales. El apoyo a la investigación procedió del proyecto Q-ESSENCE («Interfaces, sensores y comunicación cuánticos basados en el entrelazamiento»), financiado con cerca de 5 millones de euros mediante el tema «Tecnologías de la información y la comunicación» (TIC) del Séptimo Programa Marco (7PM) y del proyecto PERCENT («Percolación del entrelazamiento y recursos de información cuántica mediante redes cuánticas»), financiado con una subvención para investigadores principiantes (Starting Grant) del Consejo Europeo de Investigación del 7PM por valor de 700.000 euros. Sus resultados se publicaron en un artículo en la revista Nature Communications.
Al utilizar claves generadas mediante partículas cuánticas la transmisión de datos queda garantizada por las propias leyes de la física, según indican investigadores de la Universidad Libre de Bruselas (ULB) y el Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona (España). Las leyes de la mecánica cuántica indican que la observación de una partícula en su estado cuántico implica la modificación de ese estado, lo que significa que si se utilizan partículas cuánticas como claves en la transmisión de datos es fácil detectar de inmediato la intromisión en los mismos.
Según indican los investigadores en su artículo, «Un problema básico de la criptografía es la distribución de claves secretas que puedan utilizarse para la encriptación segura de mensajes entre usuarios separados físicamente». Indicaron que «esta tarea es imposible en la criptografía clásica a no ser que se asuma un valor sobre la potencia computacional del intruso. En cambio, la distribución de claves cuánticas (QKD) ofrece seguridad contra adversarios que disponen de una potencia computacional ilimitada.»
Este principio es la base de los principales sistemas criptográficos cuánticos comercializados, pero ciertas debilidades en la forma en la que estos sistemas se han implementado en el pasado los han dejado a merced de «hackers cuánticos», obligando a los investigadores a indagar en formas más efectivas de asegurar la información. Basado en el trabajo del postdoctorando Jonathan Barrett, investigadores de la ULB desarrollaron una metodología no basada en la identificación de cambios en el estado cuántico de las partículas.
En realidad se servía de dispositivos cuánticos a modo de «cajas negras» capaces de recibir y transmitir datos. Si se puede garantizar que tanto el emisor como el receptor son capaces de detectar ciertas correlaciones entre los datos producidos y sus cajas respectivas es posible garantizar la seguridad de la clave cuántica. Esto no sólo previene toda clase de intento de espionaje de los datos, sino que sitúa la seguridad de la transmisión de información en el límite del conocimiento de las leyes físicas.
Lo único que quedaba por comprobar era la seguridad de este nuevo método, pues las pruebas se habían centrado en un número limitado de ataques. Stefano Pironio de la Facultad de Ciencias de la ULB y Lluis Masanes y Antonio Acín del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona han demostrado que este método nuevo permite generar claves a una velocidad razonable, comparable a la de sistemas actualmente en uso, garantizando así la completa seguridad del sistema.
Los investigadores indican en Nature Communications que su trabajo proporciona un «formalismo general para comprobar la seguridad» de los protocolos de distribución de claves cuánticas. «Esto se realiza conforme a la noción de seguridad más sólida, seguridad que admite composición universal, según la cual la clave secreta generada por el protocolo no es en absoluto distinta de una clave secreta ideal», explicaron.
Aunque su «prueba» se basa en una presunción menor del funcionamiento de los dispositivos cuánticos, los resultados de la investigación muestran con claridad que este nuevo método es en principio posible y allana el camino para que se diseñen nuevas formas de criptografía cuántica. Según los científicos: «Nuestro trabajo contribuye a reducir la brecha entre las pruebas teóricas sobre seguridad y las aplicaciones prácticas de la distribución de claves cuánticas.»
Para más información:
ULB:
http://www.ulb.ac.be
Nature Communications:
http://www.nature.com/ncomms
Q-ESSENCE:
http://qurope.eu/projects/qessence
Fuente: Cordis
