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Fronteras del conocimiento Act. 04 mar 2020

Premio Fronteras a los pioneros de la criptografía cuántica

La Fundación BBVA ha otorgado el Premio Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas a Charles Bennett, Gilles Brassard y Peter Shor por su papel fundamental en el desarrollo de la computación y la criptografía cuánticas.

En los años ochenta, el físico químico Charles Bennett y el informático Gilles Brassard inventaron la criptografía cuántica, que permite codificar y transmitir mensajes garantizando la inviolabilidad física de las comunicaciones. La trascendencia de esta tecnología se demostró diez años después, cuando el matemático Peter Shor descubrió que un hipotético ordenador cuántico convertiría en inservibles los sistemas de criptografía convencional en los que se basan la seguridad y la privacidad de las comunicaciones actuales en internet.

 

Bennett, Brassard y Shor, XII Premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas - Fundación BBVA

Sus contribuciones pioneras han dado un gran impulso al desarrollo de futuros ordenadores cuánticos que prometen realizar operaciones de cálculo a una velocidad y escala mucho mayor que los ordenadores actuales, así como de sistemas criptográficos que puedan garantizar la inviolabilidad de las comunicaciones. Su trabajo “abarca múltiples disciplinas y aúna conceptos de matemáticas, física y ciencias de la computación. Sus ideas están jugando un papel clave en el desarrollo de las tecnologías cuánticas para la comunicación y la computación”, afirma el acta del jurado del premio.

Origen de la criptografía cuántica

La criptografía cuántica nació como un hallazgo proveniente de la ciencia básica que en unas décadas ha dado lugar a una nueva tecnología ya en el mercado, y en pleno auge. Cuando Bennett y Brassard empezaron a colaborar en 1979, ese escenario estaba muy lejos de ser imaginable. La física cuántica y la computación eran campos de trabajo distantes entre sí, y la investigación en la relación entre ambos se consideraba marginal. Para 1984, Bennett y Brassard habían dado con un resultado muy llamativo: un sistema de criptografía que permite codificar y transmitir mensajes usando las leyes de la física cuántica de manera que impide la escucha de terceros incluso si dispusieran de recursos computacionales cuánticos.

“La información cuántica es un tipo de información que se altera si alguien la observa, y no puede ser copiada. Gilles Brassard y yo nos dimos cuenta de que podía tener una utilidad práctica: un sistema para enviar mensajes, en el que el emisor y el receptor advertirían de inmediato si alguien hubiera escuchado el mensaje durante su transmisión”, comenta Bennett tras conocer el reconocimiento. “Eso es en esencia la criptografía cuántica”.

Charles Bennett, Gilles Brassard y Peter Shor, Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas

Shor descubrió que precisamente el problema irresoluble en que se basa la criptografía clásica, la factorización de grandes números sí estaría al alcance de un hipotético ordenador cuántico. Esta aportación lleva el nombre de su descubridor: el algoritmo de Shor, y es uno de los algoritmos cuánticos que constituyen el lenguaje, ahora en pleno desarrollo, en que hablarán los futuros ordenadores cuánticos. “Cuando Shor descubrió que si se construyera un ordenador cuántico, sería capaz de derrotar a los actuales sistemas criptográficos, esto estimuló mucho la investigación, ya que los criptógrafos querían desarrollar sistemas más seguros que ni siquiera un ordenador cuántico pudiera romper”, explica Bennett. “Y al mismo tiempo, empezó a interesar la idea de desarrollar ordenadores cuánticos para averiguar qué utilidad podrían tener, aparte de descifrar códigos”.

La criptografía cuántica es actualmente una de las tecnologías cuánticas más avanzadas. El desarrollo de la computación cuántica, sin embargo, es visto por los galardonados como un desafío a largo plazo que no dará respuesta inmediata a las altas expectativas generadas por los primeros prototipos presentados por grandes empresas tecnológicas. Aunque no dudan del potencial futuro de los ordenadores cuánticos. Para Brassard, “el siglo XIX fue la era de la máquina de vapor, el siglo XX fue la era de la Información y el siglo XXI será recordado como la Era Cuántica, la era en la que las tecnologías cuánticas desencadenarán todos los principales cambios que veremos en la sociedad, de una manera que hoy no podemos prever”.

Shor, por su parte, considera que “se tardará entre 5 y 10 años en lograr que un ordenador cuántico pueda hacer algo que pueda considerarse mínimamente útil”, pero está convencido de que con el tiempo se lograrán aplicaciones revolucionarias con estas máquinas, por ejemplo en el campo biomédico para facilitar la creación de nuevos fármacos: “Ahora mismo el comportamiento de las moléculas no se puede simular adecuadamente, pero los ordenadores cuánticos podrían lograrlo, y ayudarnos a diseñar nuevos medicamentos”.

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