b'\n_START_ARTICLE_\nCriptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica\n_START_PARAGRAPH_\nLa criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica es la criptograf\xc3\xada que utiliza principios de la mec\xc3\xa1nica cu\xc3\xa1ntica para garantizar la absoluta confidencialidad de la informaci\xc3\xb3n transmitida.\xe2\x80\x8b\xe2\x80\x8b La criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica como idea se propuso en 1970, pero no es hasta 1984 que se publica el primer protocolo._NEWLINE_Una de las propiedades m\xc3\xa1s importantes de la criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica es que si un tercero intenta espiar durante la creaci\xc3\xb3n de la clave secreta, el proceso se altera advirti\xc3\xa9ndose al intruso antes de que se transmita informaci\xc3\xb3n privada. Esto es consecuencia del teorema de no clonado._NEWLINE_La seguridad de la criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica descansa en las bases de la mec\xc3\xa1nica cu\xc3\xa1ntica, a diferencia de la criptograf\xc3\xada de clave p\xc3\xbablica tradicional la cual descansa en supuestos de complejidad computacional no demostrada de ciertas funciones matem\xc3\xa1ticas._NEWLINE_La criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica est\xc3\xa1 cercana a una fase de producci\xc3\xb3n masiva, utilizando l\xc3\xa1seres para emitir informaci\xc3\xb3n en el elemento constituyente de la luz, el fot\xc3\xb3n, y conduciendo esta informaci\xc3\xb3n a trav\xc3\xa9s de fibras \xc3\xb3pticas.\n_START_SECTION_\nHistoria\n_START_PARAGRAPH_\nLa criptograf\xc3\xada cu\xc3\xa1ntica fue inicialmente propuesta por Stephen Wiesner, quien en 1970 introdujo la idea de codificaci\xc3\xb3n conjugada. Sin embargo, el art\xc3\xadculo fue rechazado por la Sociedad de la Teor\xc3\xada de la Informaci\xc3\xb3n (IEEE) y no fue hasta 1983 cuando fue publicado por la ASM SIGACT. En este art\xc3\xadculo mostr\xc3\xb3 como almacenar y transmitir dos mensajes cifr\xc3\xa1ndolos en dos "observables conjugados", como luz linearmente o circularmente polarizada, de manera que uno, pero no los dos simult\xc3\xa1neamente, pueda ser le\xc3\xaddo y descifrado._NEWLINE_En 1984 Charles H. Bennett y Gilles Brassard propusieron un m\xc3\xa9todo de comunicaci\xc3\xb3n segura basado en el trabajo de Wiesner, conocido hoy como el protocolo BB84. En 1991 Artur Ekert desarroll\xc3\xb3 el protocolo E91 o EPR, un enfoque diferente para la distribuci\xc3\xb3n de claves cu\xc3\xa1nticas basado en correlaciones cu\xc3\xa1nticas peculiares conocidas como entrelazamiento cu\xc3\xa1ntico.\n_START_SECTION_\nIntercambio de claves cu\xc3\xa1nticas\n_START_PARAGRAPH_\nEl intercambio de claves cu\xc3\xa1nticas (QKD, del ingl\xc3\xa9s "quantum key distribution", distribuci\xc3\xb3n cu\xc3\xa1ntica de claves) es un m\xc3\xa9todo de comunicaci\xc3\xb3n seguro que implementa un protocolo criptogr\xc3\xa1fico utilizando propiedades de la mec\xc3\xa1nica cu\xc3\xa1ntica. Permite que dos partes produzcan una clave secreta aleatoria compartida que solo ellos conocen, que luego puede usarse para cifrar y descifrar mensajes._NEWLINE_Una propiedad importante y \xc3\xbanica de la QKD es la capacidad de los dos usuarios que se comunican para detectar la presencia de un tercero que intenta obtener conocimiento de la clave. Esto resulta de un aspecto fundamental de la mec\xc3\xa1nica cu\xc3\xa1ntica: el proceso de medici\xc3\xb3n de un sistema cu\xc3\xa1ntico en general perturba el sistema. Un tercero que intente espiar la clave debe de alguna manera medirla, introduciendo as\xc3\xad anomal\xc3\xadas detectables. Mediante el uso de superposiciones cu\xc3\xa1nticas o entrelazamiento cu\xc3\xa1ntico y transmisi\xc3\xb3n de informaci\xc3\xb3n en estados cu\xc3\xa1nticos, se puede implementar un sistema de comunicaci\xc3\xb3n que detecte la escucha. Si el nivel de escucha est\xc3\xa1 por debajo de un cierto umbral, se puede producir una clave que se garantiza que es segura (es decir, el esp\xc3\xada no tiene informaci\xc3\xb3n al respecto), de lo contrario, no es posible una clave segura y se interrumpe la comunicaci\xc3\xb3n._NEWLINE_La distribuci\xc3\xb3n de claves cu\xc3\xa1nticas solo se usa para producir y distribuir una clave, no para transmitir ning\xc3\xban dato de mensaje. Esta clave se puede usar con cualquier algoritmo de cifrado elegido para encriptar (y descifrar) un mensaje, que luego puede transmitirse a trav\xc3\xa9s de un canal de comunicaci\xc3\xb3n est\xc3\xa1ndar. El algoritmo m\xc3\xa1s com\xc3\xbanmente asociado con la QKD es la libreta de un solo uso.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_El cifrado de la libreta de un solo uso es demostrablemente seguro. Consiste en emparejar el mensaje con una clave. La longitud de esta clave debe ser igual a la del mensaje, as\xc3\xad cada bit del texto inicial se combina con otro bit de la clave realizando una suma modular. _NEWLINE_Por ejemplo, se supone que se quiere enviar el mensaje \xe2\x80\x9cHOLA\xe2\x80\x9d. Para ello, a cada letra del abecedario se le adjudicar\xc3\xa1 un n\xc3\xbamero de 0 a 26 (\xe2\x80\x9cA\xe2\x80\x9d es 0, \xe2\x80\x9cB\xe2\x80\x9d es 1, etc). Si se quiere encriptar el mensaje, se necesita una clave con el mismo n\xc3\xbamero de letras, por ejemplo \xe2\x80\x9cZUMO\xe2\x80\x9d. _NEWLINE_      H       O       L       A    mensaje_NEWLINE_   7 (H)   14 (O)  11 (L)    0(A)  mensaje_NEWLINE_+  25 (Z)  20 (U)  12 (M)  14 (O)  clave_NEWLINE_=  32      34      23      14      mensaje + clave_NEWLINE_=  6 (G)    8 (I)  23 (X)  12 (M)  mensaje + clave (mod 26)_NEWLINE_      G        I       X       M   mensaje cifrado_NEWLINE_Cada letra del mensaje se suma modularmente con la letra correspondiente de la clave, para asegurarnos de que el resultado de esta suma vuelve a ser un n\xc3\xbamero entre 0 y 26 (es decir, una letra del abecedario). Por tanto, el mensaje que se env\xc3\xada en lugar de \xe2\x80\x9cHOLA\xe2\x80\x9d es \xe2\x80\x9cGIXM\xe2\x80\x9d. Con el mensaje cifrado en su poder, el receptor solo tiene que realizar el proceso inverso para descifrar el mensaje. Es decir, ahora hay que restar la clave al mensaje encriptado._NEWLINE_       G       I       X       M   mensaje cifrado_NEWLINE_    6 (G)   8 (I)  23 (X)  12 (M)  mensaje cifrado_NEWLINE_-  25 (Z)  20 (U)  12 (M)  14 (O)  clave_NEWLINE_= -19     -12      11      -2      mensaje cifrado - clave_NEWLINE_=   7 (H)  14 (O)  11 (L)   0(A)   mensaje cifrado - clave (mod 26)_NEWLINE_       H       O       L      A    mensaje\n_START_SECTION_\nProtocolo B92\n_START_PARAGRAPH_\nEl protocolo B92\xe2\x80\x8b es un protocolo parecido al BB84. En este protocolo, se supone que Alice prepara un bit cl\xc3\xa1sico aleatoriamente, a, y dependiendo del resultado env\xc3\xada a Bob el qubit:_NEWLINE_Bob, genera otro bit cl\xc3\xa1sico aleatoriamente, a\', y en funci\xc3\xb3n del resultado utiliza las bases:_NEWLINE_De sus medidas, Bob obtiene el bit b, que puede tomar el valor 0 o 1, que corresponden a los estados -1 y +1 de las bases X y Z. Bob comunica el resultado b, pero manteniendo a\' secreto. A continuaci\xc3\xb3n Alice y Bob seleccionan los bits en los que b=1, ya que b=0 solo si a=a\' y  b=1 ocurre si a\'=1-a, y esto ocurre con una probabilidad del 50%. La clave final es a para Alice y 1-a\' para Bob._NEWLINE_En este protocolo, como es imposible para un esp\xc3\xada medir los estados de Alice sin romper la relaci\xc3\xb3n entre Alice y Bob, estos pueden crear una clave de bits y a la vez establecer un l\xc3\xadmite para el ruido y espionaje durante la comunicaci\xc3\xb3n.\n_START_SECTION_\nExperimental\n_START_PARAGRAPH_\nEn el 2008 se consigui\xc3\xb3 el sistema de intercambio de bits m\xc3\xa1s alto hasta el momento, con claves seguras a 1 Mbit/s, en m\xc3\xa1s de 20 km de fibra \xc3\xb3ptica, y 10 kbit/s, en m\xc3\xa1s de 100 km de fibra. Fue logrado mediante una colaboraci\xc3\xb3n entre la Universidad de Cambridge y Toshiba, utilizando el protocolo BB84.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_En agosto de 2015, la Universidad de Ginebra y Corning Inc. lograron la distancia de QKD m\xc3\xa1s larga para fibra \xc3\xb3ptica (307 km)\xe2\x80\x8b. En el mismo experimento, se gener\xc3\xb3 una tasa de intercambio de clave secreta de 12,7 kbit/s, convirti\xc3\xa9ndola en la tasa de bits m\xc3\xa1s alta para sistemas trabajando a distancias mayores de 100 km._NEWLINE_En junio de 2017, los f\xc3\xadsicos dirigidos por Thomas Jennewein en el Instituto de Computaci\xc3\xb3n Cu\xc3\xa1ntica y la Universidad de Waterloo en Waterloo, Canad\xc3\xa1, lograron la primera demostraci\xc3\xb3n de la distribuci\xc3\xb3n de claves cu\xc3\xa1nticas desde un transmisor terrestre a un avi\xc3\xb3n en movimiento. Reportaron enlaces \xc3\xb3pticos con distancias entre 3-10 km y generaron claves seguras de hasta 868 kilobytes de longitud.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Tambi\xc3\xa9n en junio de 2017, f\xc3\xadsicos chinos dirigidos por Pan Jianwei de la Universidad de Ciencia y Tecnolog\xc3\xada de China midieron fotones entrelazados a una distancia de 1203 km entre dos estaciones terrestres, sentando las bases para el futuro experimentos intercontinentales de QKD.\xe2\x80\x8b M\xc3\xa1s adelante en ese mismo a\xc3\xb1o, el protocolo BB84 se implement\xc3\xb3 con \xc3\xa9xito a trav\xc3\xa9s de enlaces de sat\xc3\xa9lite desde Micius a estaciones terrestres en China y Austria. Las claves se combinaron y el resultado se us\xc3\xb3 para transmitir im\xc3\xa1genes y videos entre Pek\xc3\xadn y Viena.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nComercial\n_START_PARAGRAPH_\nAlgunas compa\xc3\xb1\xc3\xadas que ofrecen sistemas comerciales de distribuci\xc3\xb3n de claves cu\xc3\xa1nticas son: ID Quantique\xe2\x80\x8b (Ginebra) o MagiQ Technologies, Inc.\xe2\x80\x8b (Nueva York)._NEWLINE_En 2004, se llev\xc3\xb3 a cabo la primera transferencia bancaria del mundo utilizando QKD en Viena, Austria.\xe2\x80\x8b La tecnolog\xc3\xada de cifrado cu\xc3\xa1ntico proporcionada por la empresa suiza Id Quantique se utiliz\xc3\xb3 en el cant\xc3\xb3n suizo de Ginebra para transmitir los resultados de la votaci\xc3\xb3n a la capital en las elecciones nacionales que tuvieron lugar el 21 de octubre de 2007.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nAtaque de intermediario\n_START_PARAGRAPH_\nComo ning\xc3\xban principio de la mec\xc3\xa1nica cu\xc3\xa1ntica puede distinguir de amigo o enemigo, la QKD sigue siendo susceptible a ataques de intermediario.\n_START_SECTION_\nAtaque de divisi\xc3\xb3n del n\xc3\xbamero de fotones\n_START_PARAGRAPH_\nEn el protocolo BB84, Alice env\xc3\xada estados cu\xc3\xa1nticos a Bob utilizando fotones individuales. En la pr\xc3\xa1ctica, muchas implementaciones utilizan pulsos de l\xc3\xa1ser atenuados a un nivel muy bajo para enviar los estados cu\xc3\xa1nticos. Estos pulsos de l\xc3\xa1ser contienen una cantidad muy peque\xc3\xb1a de fotones, por ejemplo 0.2 fotones por pulso, que se distribuyen seg\xc3\xban una distribuci\xc3\xb3n de Poisson. Esto significa que la mayor\xc3\xada de los pulsos en realidad no contienen fotones (no se env\xc3\xada pulso), algunos pulsos contienen 1 fot\xc3\xb3n (que se desea) y algunos pulsos contienen 2 o m\xc3\xa1s fotones. Si el pulso contiene m\xc3\xa1s de un fot\xc3\xb3n, Eva puede dividir los fotones adicionales y transmitir el fot\xc3\xb3n individual restante a Bob. Esta es la base del ataque de divisi\xc3\xb3n del n\xc3\xbamero de fotones,\xe2\x80\x8b donde Eva almacena estos fotones adicionales en una memoria cu\xc3\xa1ntica hasta que Bob detecta el fot\xc3\xb3n \xc3\xbanico restante y Alicia revela la base de codificaci\xc3\xb3n. Eva puede medir sus fotones en la base correcta y obtener informaci\xc3\xb3n sobre la clave sin introducir errores detectables._NEWLINE_Incluso con la posibilidad de un ataque se puede generar una clave segura, como se muestra en la prueba de seguridad GLLP,\xe2\x80\x8b sin embargo, se necesita una cantidad mucho mayor de amplificaci\xc3\xb3n de privacidad._NEWLINE_Hay varias soluciones a este problema. El m\xc3\xa1s obvio es utilizar una verdadera fuente de fotones individuales en lugar de un l\xc3\xa1ser atenuado. Si bien esas fuentes a\xc3\xban se encuentran en una etapa de desarrollo, la QKD se ha llevado a cabo con \xc3\xa9xito con ellas.\xe2\x80\x8b Sin embargo, como las fuentes de corriente funcionan con una baja eficiencia y frecuencia, las tasas clave y las distancias de transmisi\xc3\xb3n son limitadas. Otra soluci\xc3\xb3n es modificar el protocolo BB84, como se hace, por ejemplo, en el protocolo SARG04.\xe2\x80\x8b La soluci\xc3\xb3n m\xc3\xa1s prometedora es el protocolo de estado de se\xc3\xb1uelo, en el que Alice env\xc3\xada aleatoriamente algunos de sus pulsos de l\xc3\xa1ser con un n\xc3\xbamero de fotones promedio m\xc3\xa1s bajo. Estos estados de se\xc3\xb1uelo se pueden usar para detectar un ataque,\xe2\x80\x8b\xe2\x80\x8b ya que Eva no tiene manera de saber qu\xc3\xa9 pulsos son se\xc3\xb1al y cu\xc3\xa1les se\xc3\xb1uelo.\n_START_SECTION_\nCriptograf\xc3\xada post-cu\xc3\xa1ntica\n_START_PARAGRAPH_\nLa criptograf\xc3\xada post-cu\xc3\xa1ntica\xe2\x80\x8b es la rama de la criptograf\xc3\xada referida a algoritmos criptogr\xc3\xa1ficos que se consideran seguros contra un ataque de un ordenador cu\xc3\xa1ntico. Desde 2018, esto no es cierto para los algoritmos de clave p\xc3\xbablica m\xc3\xa1s populares, que se pueden romper con un ordenador cu\xc3\xa1ntico hipot\xc3\xa9tico suficientemente fuerte. _NEWLINE_El problema con los algoritmos actuales es que su seguridad se basa en problemas (como la factorizaci\xc3\xb3n de enteros o el logaritmo discreto) que se pueden resolver f\xc3\xa1cilmente en un ordenador cu\xc3\xa1ntico suficientemente potente que ejecute el algoritmo de Shor. Aunque los ordenadores cu\xc3\xa1nticos experimentales actuales carecen de poder de procesamiento para romper cualquier algoritmo criptogr\xc3\xa1fico real, muchos investigadores est\xc3\xa1n dise\xc3\xb1ando nuevos algoritmos para prepararse para un momento en que la computaci\xc3\xb3n cu\xc3\xa1ntica se convierta en una amenaza.'