La «amenaza» de los ordenadores cuánticos

Hoy en día es posible gestionar diversas tareas a través del internet. Podemos adquirir bienes, contratar servicios, tener consultas médicas y manejar nuestras cuentas bancarias, por dar algunos ejemplos. Todas estas tareas conllevan el intercambio de información personal que deseamos proteger. Los sistemas digitales hacen uso de la criptografía para garantizar la seguridad de nuestros datos. En los sistemas de internet se emplean programas de computadora que permiten ocultar la información, de manera que sólo las personas autorizadas puedan acceder a ella. Estas estrategias se consideran seguras gracias al uso de problemas matemáticos que son difíciles de resolver para un atacante.

La dificultad de los problemas matemáticos utilizados en criptografía se calcula en base a las capacidades del adversario. Si suponemos que éste utiliza un ordenador común, por ejemplo una laptop, estimamos que el tiempo requerido para romper un sistema criptográfico sería muy grande. Hablamos de millones de años para resolver uno de estos problemas. En realidad, el resultado sería similar utilizando cualquier ordenador sin importar cuan potente sea. Tal es la complejidad de estos problemas. No obstante, se piensa que una nueva clase de ordenadores podría cambiar las cosas.

Un ordenador cuántico es una máquina que permite explotar las leyes de la mecánica cuántica para resolver problemas que son difíciles para los ordenadores convencionales. Tienen grandes aplicaciones en la medicina y la química para el estudio de enfermedades y medicamentos. Desafortunadamente, podrían también afectar a los sistemas criptográficos modernos. De momento no existe un ordenador cuántico lo suficientemente potente para romper la seguridad de los sistemas de información comúnmente utilizados. Pero se piensa que es sólo una cuestión de tiempo.

Para hacer frente a la amenaza que los ordenadores cuánticos representan, es necesario proponer nuevos sistemas se seguridad que sean resistentes contra adversarios con ordenadores clásicos y cuánticos. Esto no es una tarea sencilla. Es necesario averiguar primero qué algoritmos son seguros y después implementarlos de forma eficiente. Classic McEliece es un sistema criptográfico que se considera seguro ante ambos modelos de ataque. No obstante, es necesario investigar estrategias que permitan mejorar su eficiencia.

El artículo «A Safety-Critical, RISC-V SoC Integrated and ASIC-Ready Classic McEliece Accelerator» propone una estrategia para implementar el sistema criptográfico Classic McEliece e incorporarlo en el sistema de cómputo SELENE. Esta plataforma es utilizada en sistemas críticos como son autos, aeronaves, y trenes. Incluir un sistema de seguridad moderno en estas aplicaciones permitirá a los usuarios tener la tranquilidad de que la seguridad estaría garantizada incluso contra ordenadores cuánticos.

Referencia:

Kostalabros, J. Ribes-González, O. Farràs, M. Moretó, C. Hernandez, «A Safety-Critical, RISC-V SoC Integrated and ASIC-Ready Classic McEliece Accelerator», International Symposium on Applied Reconfigurable Computing – ARC 2024, Aveiro, Portugal, In Lecture Notes in Computer Science vol 14553, pp. 282-295, ISBN: 978-3-031-33376-7, Mar 2024.