20/01/2012 - Seguridad para la futura computación cuántica en la ‘nube’

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Los ordenadores cuánticos, además de ofrecer nuevas posibilidades en los cálculos, han de preservar la privacidad de la información. Un equipo de la Universidad de Viena ha presentado una demostración experimental de computación cuántica ‘ciega’, en la que el ordenador desconoce tanto los datos de entrada como los de salida.

Se espera que los ordenadores cuánticos jueguen un importante papel en el futuro. Todavía no se han conseguido construir y parece que el proceso será complicado. Por ello, es posible que estas máquinas solo existan en determinados lugares, como sucede hoy en día con los superordenadores, y que para realizar las operaciones que ofrecen, irrealizables con las computadoras normales, haya que acudir a uno de estos puntos.

En este caso, las personas que quieran realizar los cálculos tendrán que introducir sus datos en la máquina y recibir los resultados, siguiendo la tendencia actual de la “nube”, en la que la información es almacenada y procesada en servidores centrales remotos. Pero puede ser que tanto las entradas como las salidas sean confidenciales, y que al usuario no le interese que se registren en el ordenador.

Con esta motivación, un equipo internacional en el que participan investigadores de la Universidad de Viena (Austria) y del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica (también en Viena) ha combinado la potencia de la computación cuántica con la seguridad de la criptografía cuántica para crear un protocolo seguro.

“La física cuántica soluciona uno de los retos clave en la computación distribuida. Puede preservar la privacidad de los datos cuando los usuarios interactúan con centros de computación remotos”, afirma Stefanie Barz, autora principal del estudio e investigadora de la Universidad de Viena.

Estos avances, publicados en la revista Science, permitirían utilizar un servidor cuántico para realizar cálculos, garantizando que los datos del usuario quedaran totalmente seguros. El servidor realizaría las operaciones pero sin capacidad para saber lo que estaría haciendo.

Fotones para codificar qubits

Los investigadores han demostrado esta idea en un experimento en el que han conseguido realizar la primera computación cuántica en la cual los datos quedan perfectamente encriptados. Para codificar la información han utilizado fotones. En estas partículas se pueden realizar cálculos cuánticos y se pueden transportar en largas distancias, por los que son buenas candidatas para la labor.

En este desarrollo, el usuario prepara los qubits –el equivalente a los bits en los ordenadores convencionales– en un estado que solo él conoce, y los envía a la computadora. La máquina ‘enreda’ estas unidades siguiendo un patrón estándar y procesa la información cuántica haciendo medidas de lo qubits.

El usuario adapta las instrucciones al estado de cada qubit y las manda al servidor cuántico. Una vez ejecutados los cálculos, el usuario recibe los resultados que él puede interpretar y utilizar. Este protocolo no permite a nadie que no disponga del estado inicial de los qubits leer la información.

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Referencia bibliográfica:

S. Barz, A. Zeilinger, E. Kashefi, J.F. Fitzsimons. "Demonstration of Blind Quantum Computing".  Science, 335.  20 de enero de 2012.

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Dos conceptos clave explicados por Cirac

 En una reciente entrevista con la Agencia SINC, el físico Juan Ignacio Cirac, director de la División Teórica del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Alemania), explicaba brevemente los usos de la mecánica cuántica cuyos “extraños fenómenos decidirán el futuro de los ordenadores y de los sistemas de comunicación”.

Ordenador cuántico: “Es un ordenador basado en las leyes de la física cuántica, en lugar de las leyes de la física clásica, como hacen los ordenadores normales. Son unas propiedades extraordinarias que ocurren en el mundo microscópico, que permiten hacer cosas fuera de lo normal con ellas. Cuando lo construyamos, si algún día lo construimos, será capaz de hacer cálculos que de otra manera serían totalmente imposibles de realizar. Puede ejecutar operaciones muy complicadas, utilizadas por ejemplo para diseñar materiales o fármacos”.

Comunicación cuántica: “Es una manera de comunicación, más segura y más eficiente, que utiliza las leyes de la física cuántica. Está mucho más avanzada que la computación, incluso hay empresas que ya venden sistemas cuánticos de comunicación. Tienen aplicaciones sobretodo en el campo de la criptografía, porque son invulnerables a los ataques que ocurren en las señales que van de un sitio a otro. Esperamos que sustituyan, en el futuro, a los métodos habituales de criptografía.”
 

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