Computación cuántica para dominar el ciberespacio

Durante décadas, la potencia de los ordenadores ha aumentado de forma constante, siguiendo la lógica descrita por la ley de Moore (en 1965, Gordon Moore, cofundador de Intel, anticipó que la capacidad de cómputo aumentaría exponencialmente, con una reducción en el costo relativo). Pero la computación cuántica propone un cambio de paradigma. En lugar de procesar la información mediante bits que solo pueden adoptar los valores 0 o 1, utiliza qubits, capaces de representar múltiples estados gracias a fenómenos propios de la mecánica cuántica.

Esa diferencia permite abordar determinados problemas de una forma radicalmente distinta, aunque únicamente en tareas muy específicas. De tal forma que nadie espera que un ordenador cuántico sustituya nuestros portátiles o teléfonos móviles, sino que su potencial radica en resolver cálculos que hoy resultarían prácticamente imposibles para la informática convencional.

Ese potencial explica por qué dicha tecnología ha pasado en pocos años de los laboratorios de universidades y centros de investigación a convertirse en una prioridad estratégica. Estados Unidos aprobó en 2018 la National Quantum Initiative Act para coordinar la investigación nacional y acelerar el desarrollo de capacidades cuánticas. La Unión Europea también considera esta tecnología crítica para su futuro. El Joint Research Center de la Comisión Europea señala que la computación cuántica podría tener aplicaciones en ámbitos tan diversos como el descubrimiento de nuevos materiales, la química, la optimización industrial o la ciberseguridad.

Sin embargo, conviene moderar las expectativas. A pesar de los avances logrados por compañías como IBM, Google, IonQ o Quantinuum, la computación cuántica sigue en una fase de desarrollo. Los procesadores actuales han incrementado notablemente el número de qubits, pero todavía presentan elevadas tasas de error y una capacidad limitada para ejecutar algoritmos complejos durante periodos prolongados. La comunidad científica coincide en que el gran reto ya no consiste solo en aumentar el número de qubits, sino en hacerlos lo suficientemente estables como para resolver problemas reales.

La Comisión Europea señala que la computación cuántica podría tener aplicaciones en el descubrimiento de nuevos materiales, la optimización industrial o la ciberseguridad

Esta diferencia resulta fundamental porque en los últimos años se han sucedido anuncios sobre supuestas supremacías cuánticas, hitos que demostraban que un ordenador cuántico podía resolver un cálculo específico más rápido que uno clásico. Sin embargo, esas pruebas se realizaron sobre problemas diseñados expresamente para evaluar el rendimiento de estas máquinas y no implican que la computación cuántica esté preparada para sustituir a la informática convencional en aplicaciones cotidianas. El verdadero objetivo es alcanzar lo que los especialistas denominan quantum advantage, es decir, obtener una ventaja práctica en problemas con utilidad económica, científica o industrial, aunque la Comisión Europea y el Foro Económico Mundial advierten de que la mayoría de estas aplicaciones requieren años de investigación antes de generalizarse.

El dilema de la seguridad digital

Existe, sin embargo, un ámbito donde el impacto de la computación cuántica ya ha dejado de ser una cuestión de futuro. Buena parte de la seguridad digital actual depende de sistemas criptográficos cuya fortaleza se basa en problemas matemáticos extremadamente difíciles de resolver para un ordenador convencional. Desde los servicios bancarios hasta el comercio electrónico, pasando por las administraciones públicas o las redes energéticas, buena parte de la economía digital se sostiene sobre ese principio.

La base teórica de esta preocupación no es nueva. En 1994, el matemático Peter Shor demostró que un ordenador cuántico suficientemente potente podría resolver algunos de esos problemas de manera mucho más eficiente mediante el algoritmo que hoy lleva su nombre. Aunque todavía no existe una máquina capaz de hacerlo, la posibilidad ha bastado para desencadenar una transformación silenciosa de la seguridad digital.

De hecho, la transición ya ha comenzado. En agosto de 2024, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) publicó los tres primeros estándares oficiales de criptografía poscuántica, diseñados para resistir tanto los ataques de ordenadores clásicos como los de futuros ordenadores cuánticos. Lejos de ser un cambio menor, supone el inicio de una migración tecnológica que durante los próximos años afectará a millones de dispositivos, redes y servicios digitales en todo el mundo.

Diversas agencias de ciberseguridad advierten de la estrategia conocida como harvest now, decrypt later, es decir, interceptar hoy comunicaciones cifradas para almacenarlas durante años, con la expectativa de descifrarlas cuando la tecnología lo permita. La Agencia de Seguridad Nacional de Estados Unidos (NSA) recomienda desde hace tiempo iniciar la migración hacia sistemas resistentes a la computación cuántica precisamente porque determinados datos –como secretos industriales, información diplomática o investigaciones científicas– pueden seguir siendo sensibles dentro de una década.

La pregunta ya no es si la computación cuántica acabará modificando el panorama tecnológico, sino cuándo lo hará. Sobre ese calendario no existe acuerdo, algunos investigadores consideran posible disponer de ordenadores cuánticos tolerantes a fallos durante la próxima década; otros creen que aún serán necesarios muchos años más para superar las barreras técnicas actuales. Lo que sí parece haber es un amplio consenso en torno a un punto: esperar a que esa tecnología sea una realidad para empezar a prepararse significaría llegar demasiado tarde.