Tecnología cuántica, ni es ciencia ficción ni está lejos: ¡está pasando!

Que algo termine no significa que lo que venga sea peor, en absoluto, solo que dejamos atrás una forma de vivir, de organizarnos, de investigar, de estudiar, de analizar, de trabajar... para dar paso a otra forma, a otro concepto universal. La ciencia, la innovación, la postrevolución conformarán algo nuevo. Cuando llegue ese día, uno de los sectores más afectados serán las redes de comunicaciones, con todo lo que ello conlleva; de ahí que Telefónica ya se haya puesto en marcha y Antonio Guzmán, director de Discovery en Telefónica Innovación Digital, ya trabaja para afrontar este nuevo paradigma y preparar la empresa para lo que está por venir: desde la integración de hardware cuántico, hasta el desarrollo de redes seguras y criptografía post-cuántica. “Esto no es ciencia ficción; está pasando ya”, advierte.

Hablemos de tecnología cuántica

Zonamovilidad: Antonio, no mucha gente sabe a ciencia cierta de qué estamos hablando cuando hablamos de computación cuántica. Suena a futuro a inaccesible, a pereza. ¿Cómo se puede explicar fácilmente?

Antonio Guzmán: Lo primero que hay que aclarar es que no podemos hablar solo de computación cuántica, sino de tecnología cuántica y esta es una distinción importante. La computación es solo una aplicación de una revolución mucho más amplia que parte de principios físicos conocidos desde hace más de cien años, pero que ahora podemos indagar y utilizar gracias al desarrollo tecnológico.

ZM: ¿Y en qué consisten esos principios?

Guzmán: La clave está en el comportamiento cuántico de las partículas subatómicas. En ese nivel, las leyes físicas que rigen lo macroscópico dejan de funcionar como esperamos. Entran en juego conceptos como la superposición, el entrelazamiento, la reversibilidad, etc. No hablamos de coches o mesas, hablamos de electrones, de fotones… partículas que se comportan de forma estadística. De hecho, no puedes decir “está aquí”, solo puedes decir “hay una probabilidad de que esté aquí”.

ZM: Vamos por partes: ¿qué es exactamente la superposición?

Guzmán: Superposición significa que una partícula puede estar en varios estados a la vez hasta que la observas. Es decir, en lugar de decir que está en A o en B, está en una especie de mezcla de ambos. Solo al medirla, colapsa a uno de esos estados. Eso es lo que ilustra el famoso experimento del gato de Schrödinger (expuesto a un evento tras el que puede morir como, por ejemplo, una taza con veneno; pero hasta que no lo comprobamos, y vemos si está muerto o vivo, potencialmente está las dos cosas a la vez).

ZM: ¿Y el entrelazamiento?

Guzmán: Es incluso más alucinante. Puedes tener dos partículas que están entrelazadas separadas por kilómetros; si modificas una, la otra cambia instantáneamente, sin importar la distancia. Para conseguirlo, se ponen dos partículas en un estado inicial común, dentro de un entorno de influencia mutua. Es como si crearas un campo energético compartido entre ambas. A partir de ese momento, lo que le pase a una afecta a la otra, aunque estén separadas por kilómetros. No es teletransporte, es más profundo, es una conexión cuántica instantánea y ya se ha conseguido.

ZM: ¿Cómo se traduce esto en computación?

"Todavía estamos trabajando en controlar los errores, la energía necesaria, la temperatura… pero ya hay progreso"

Guzmán: Todo esto nos permite desarrollar un ordenador cuántico. Utilizando estos principios se pueden construir puertas lógicas cuánticas que manipulan el estado de las partículas en la computación clásica (puertas lógicas cuánticas son los bloques de construcción fundamentales de los circuitos cuánticos, análogas a las puertas lógicas (AND, OR, NOT, etc.) . Sin embargo, a diferencia de las puertas clásicas que operan sobre bits (0 o 1), las puertas cuánticas operan sobre qubits y explotan los mencionados principios cuánticos de superposición y entrelazamiento para realizar operaciones complejas. La dificultad reside en estabilizar estas partículas para que funcionen como bits cuánticos, o qubits. Todavía estamos trabajando en controlar los errores, la energía necesaria, la temperatura… pero ya hay progresos, como los avances recientes de Microsoft o Amazon.

ZM: ¿Qué impacto real va a tener esto para la sociedad mundial?

Guzmán: Brutal. Se resolverán problemas que hoy son imposibles con la computación clásica, incluso con los mejores supercomputadores existentes. Estamos hablando de revolucionar sectores como la medicina personalizada, el diseño de materiales o la farmacología, porque podremos explorar todas las combinaciones posibles y no solo una parte de ellas.

Riesgos y soluciones ante la tecnología cuántica

ZM: ¿Y qué riesgos implica?

Guzmán: También muchos, especialmente en seguridad. Gran parte de la criptografía actual se basa en problemas matemáticos que un ordenador clásico no puede resolver en tiempos razonables. Pero un computador cuántico sí podrá, lo que supondría un riesgo para la privacidad y el secreto de las comunicaciones. Por ejemplo, los algoritmos RSA (iniciales de sus inventores) o los basados en curvas elípticas podrían quedar obsoletos.

ZM: ¿Y cuánto falta para que eso sea una realidad?

Guzmán: La comunidad científica más realista habla de 10 a 15 años para tener máquinas estables y útiles. Pero algunos gobiernos y grandes tecnológicas están anunciando plazos mucho más cortos, incluso de cinco años. Y con inversiones enormes, no es descabellado pensar que puedan adelantarse.

La cuántica en las redes de comunicación

ZM: Vayamos a Telefónica. ¿En qué le afecta y por qué tiene un equipo trabajando en ello?

Guzmán: Como empresa tecnológica, no podemos quedarnos fuera. Hemos creado un centro de excelencia que agrupa equipos científicos, de red, de negocio… para anticiparnos. Esto no se trata solo de tener un procesador más rápido, es cambiar el paradigma de cómo resolvemos problemas, todos los problemas. Por eso, ya estamos empezando a trabajar en redes cuánticas, criptografía poscuántica y en modelos de gobernanza para este nuevo escenario. Hay que tener en cuenta que el primer sector que se verá afectado por la computación cuántica en términos de seguridad será el de las comunicaciones. Y quien no empiece a prepararse ya, simplemente no estará a la altura cuando llegue el momento.

Por tanto, hemos integrado en nuestros sistemas una tecnología que nos permite generar números aleatorios, verdaderamente aleatorios, gracias al comportamiento cuántico de las partículas. Como hemos visto, una partícula puede tener una probabilidad idéntica de estar en un estado u otro. Eso nos da una fuente inagotable de aleatoriedad, fundamental para construir soluciones sólidas de ciberseguridad. Y no hablamos de teoría porque esto ya es tangible y está funcionando. Lo que proponemos es frenar un ataque antes de que llegue a nuestros ordenadores.

ZM: ¿Qué otras aplicaciones cuánticas está explorando su equipo?

Guzmán: Uno de los avances más relevantes es la Distribución Cuántica de Claves o Quantum Key Distribution (QKD). Lo fascinante es que si alguien intenta espiar una clave durante su transmisión, esa intervención queda registrada automáticamente. Volviendo al gato de Schrödinger: mientras no ‘mires’, la clave está en un estado neutro. Si alguien la observa, se colapsa a un estado definido y, por tanto, detectamos el intento de interceptación.

ZM: ¿Quiere decir que esta tecnología es completamente inmune al hacking?

Guzmán: No existe la seguridad absoluta, pero esto representa un cambio rotundo. Al usar partículas entrelazadas, si detectamos que una ha cambiado de estado, sabemos que la otra también lo ha hecho, aunque esté a kilómetros de distancia. Eso permite detectar accesos no autorizados con una precisión sin precedentes.

¿Peligran las criptos?

Zonamovilidad: ¿Cómo afecta todo esto al blockchain y a todo lo que está en las cadenas de bloques como las criptomonedas o los criptoactivos?

Antonio Guzmán: Ambas tecnologías comparten el principio de inmutabilidad, pero hay que diferenciarlos. Blockchain usa criptografía de clave pública, basada en la factorización de números primos. Y esa es precisamente una de las áreas vulnerables a la computación cuántica. La distribución cuántica de claves es un paradigma diferente; es física, no solo matemáticas. Por eso trabajamos en paralelo en otra línea: la criptografía post-cuántica.

ZM: ¿Y cuál es el objetivo de esa criptografía post-cuántica?

Guzmán: Prepararnos para el momento en que exista un ordenador cuántico funcional. Aunque aún no está aquí, puede llegar antes de lo que creemos. Imagina que alguien captura hoy tus datos cifrados. En 10 o 15 años podría romper ese cifrado y acceder a información crítica como datos médicos, bancarios o de defensa. Por eso debemos actuar ya.

ZM: Volvamos a las comunicaciones. ¿Cómo afecta a redes o a trasmisiones como las de Telefónica?

Guzmán: Lo primero es securizar nuestras redes actuales para que sean resistentes al futuro cuántico. Estamos incorporando hardware cuántico en nuestros sistemas. Pero más allá de esto, estamos volcados en evolucionar nuestras redes para incorporar nuevas capacidades cuánticas que enriquecerán aún más nuestra oferta.

ZM: ¿Por ejemplo?

Guzmán: Por ejemplo, ya utilizamos generadores cuánticos de números aleatorios, trabajamos con socios que nos suministran el hardware necesario. Y lo hemos integrado de forma que cualquier servicio interno pueda hacer uso de ello. También estamos trabajando en anillos de fibra cuántica dedicados, ideales para entornos financieros donde la seguridad es crítica.

ZM: ¿Cómo se gestiona la migración a esta nueva era?

Guzmán: Con tiempo. Las redes actuales han evolucionado orgánicamente durante 30 años. No podemos cambiarlas de un día para otro. Por eso, desde nuestro Centro de Excelencia en Criptografía, estamos liderando este cambio. Hay algoritmos post-cuánticos ya certificados por organismos como el NIST (Departamento de Comercio de EE.UU.), y debemos empezar a implementarlos ya, o dentro de 10 años será tarde.

La nube se mantendrá segura

ZM: ¿Y qué pasa con la nube? ¿También será segura frente a la computación cuántica?

Guzmán: En principio sí, especialmente en la parte de almacenamiento, donde se usan cifrados simétricos que resisten a los ordenadores cuánticos. La computación cuántica afecta principalmente a la criptografía asimétrica.

Zonamovilidad: Antonio, todo esto suena a ciencia ficción...

Antonio Guzmán: Pero no lo es. Este mundo está cambiando a una velocidad espectacular. Nuestra generación va a pasar a la historia por haber vivido una transformación universal: de la televisión en blanco y negro a la computación cuántica. Y eso nos obliga a aprender cada día. No hay otra opción.