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miércoles, octubre 5, 2022

Computación cuántica y cripto

La computación cuántica es el próximo gran paso adelante para la computación. Pero también podría ser la gran ruina de las criptomonedas. Exploramos esta nueva tecnología con mayor detalle.

La computación cuántica y la física cuántica suenan a ciencia ficción: todo está hecho de ondas Y partículas, la materia puede estar presente en el mismo lugar al mismo tiempo, y las partículas pueden enviarse al otro lado de la galaxia pero seguir conectadas . ¿Alucinante? Si. ¿Ciencia ficción? Ya no. Este artículo explora qué son las computadoras cuánticas y qué tipo de amenaza representan para la industria de la criptografía.

Problema

Los científicos e investigadores están comenzando a aprovechar el poder de la física cuántica para construir computadoras poderosas con la capacidad de romper los algoritmos de encriptación del mundo. Más allá de las cadenas de bloques, la computación cuántica podría amenazar la seguridad del sistema financiero global, las agencias de inteligencia ultrasecretas y todos los datos de su teléfono.

¿Qué es la física cuántica?

También conocida como mecánica cuántica, la física cuántica es un tipo de física que solo se aplica a cosas que son lo suficientemente pequeñas como para que se apliquen sus reglas. En la física clásica, casi todo se comporta de forma predecible: los cálculos y las medidas pueden ser exactos. Una vez que comienzas a estudiar objetos del tamaño de la física cuántica, las cosas se vuelven mucho más impredecibles.

No se garantiza que las mediciones y los cálculos en física cuántica sean precisos; solo se pueden adivinar utilizando probabilidades. A nivel cuántico, las partículas pueden comenzar a comportarse como ondas e incluso cambiar de estado repentinamente dependiendo de si se está observando o no. En el reino cuántico, todo se vuelve incierto.

¿Qué es una computadora cuántica?

Al aprovechar las leyes de la mecánica cuántica, las computadoras cuánticas pueden ser exponencialmente más poderosas que nuestras computadoras modernas más avanzadas. Lo más importante que hay que entender sobre las computadoras cuánticas son los bits o qubits cuánticos. Una computadora clásica usa bits, que están representados por «0» y «1». Los bits normales son binarios, están activados o desactivados, un estado a la vez. Los Qubits pueden ser un «0», un «1», cambiar entre ellos o ser ambos al mismo tiempo. Debido a que las unidades básicas de las computadoras cuánticas son estos qubits de apariencia mágica, las computadoras cuánticas pueden realizar funciones o cálculos a una velocidad a la que las computadoras normales ni siquiera pueden acercarse, por lo que algún día pueden romper el cifrado en cripto.

Aquí hay un ejemplo: si tenemos cuatro bits de una computadora normal, pueden estar en cualquiera de las 16 combinaciones, es decir, 1000, 1100, 1110, pero solo puede elegir que esté en uno al hacer un cálculo. Sin embargo, con cuatro qubits, pueden estar en todas esas 16 posiciones a la vez, y el número crece exponencialmente cuanto más codos agregue. Solo 20 qubits pueden almacenar más de un millón de valores en paralelo, lo que permite que una computadora cuántica pueda resolver un problema realizando cálculos en paralelo en lugar de uno a la vez.

¿Quién lo inventó?

La idea de la mecánica cuántica se remonta a la investigación de 1900 de Max Planck, considerado el padre de la teoría cuántica. Las computadoras cuánticas llegarían más tarde, en las décadas de 1980 y 1970, cuando Paul Benioff demostró que era posible construir una computadora que funcionara bajo las leyes de la física cuántica.

¿Qué tiene de especial la computación cuántica?

Debido a que un qubit puede cambiar entre estados, ya sea un «1», un «0» o estar en varios estados al mismo tiempo, los qubits pueden realizar varios cálculos en paralelo o simultáneamente. Los Qubits permiten que las computadoras cuánticas procesen cálculos complejos con tanta rapidez que, mientras que una computadora normal tardaría más de 500 millones de años en romper el cifrado de Bitcoin, una computadora cuántica podría hacerlo en menos de 10 minutos.

¿Cómo se fabrican las computadoras cuánticas?

Las computadoras tradicionales se componen esencialmente de millones de pequeños interruptores que administran el flujo de electrones. Pero a medida que hemos reducido esas puertas al nivel subatómico, la capacidad de controlar si la electricidad fluye a través de una puerta o no se vuelve, bueno, un poco extraña. A través de una idea llamada túnel cuántico, cuando llegamos al nivel subatómico, los electrones pueden simplemente saltar por encima de la puerta a voluntad, haciendo que la capacidad de una máquina para administrar ese flujo sea inútil. Como resultado, las computadoras cuánticas se fabrican de manera muy diferente.

Trabajan en el extraño y maravilloso mundo de las partículas subatómicas, donde los qubits hacen cosas extrañas como estar en cualquiera de los 16 estados al mismo tiempo, hasta que son observados y colapsan en un solo estado. Como resultado, una ‘puerta cuántica’, a diferencia de una ‘puerta lógica’ que se usa en la computación tradicional, pasa por un proceso mediante el cual establece algunos qubits, aplica puertas cuánticas para ‘entrelazarlos’, manipula las probabilidades posibles y luego mide el resultado. ¿Confundido? Sí, es una verdadera maravilla.

Pero lo que debe comprender es que, para poder controlar este proceso, Google, por ejemplo, está utilizando un metal superconductor especial que funciona a temperaturas ocho veces más frías que el espacio, lo que está muy lejos de una computadora sentada en un escritorio. Como resultado, es poco probable que las computadoras cuánticas abandonen el laboratorio en el corto plazo.

¿Deberia estar preocupado?

Según personas inteligentes como el fundador de Etherum, Vitalik Buterin, y el cripto evangelista Andreas Antonopolous, todavía no hay necesidad de entrar en pánico por las computadoras cuánticas. Según Antonopolous, las computadoras cuánticas actualmente no son lo suficientemente potentes como para romper algo como Bitcoin.

En teoría, la computación cuántica podría romper la criptografía que asegura activos criptográficos como Bitcoin y Ethereum, pero Buterin razona que las computadoras cuánticas como la anunciada por Google son más pruebas de conceptos que tecnologías completamente realizadas. La criptografía actual utilizada en las principales cadenas de bloques también puede ser lo suficientemente fuerte como para resistir incluso las computadoras cuánticas completamente realizadas, lo que significa que no toda la criptografía sería vulnerable.

Las computadoras cuánticas no solo se pueden usar para romper la criptografía, sino que también pueden ayudar a construir un cifrado más poderoso. Existen planes de actualización para que cadenas de bloques como Ethereum resistan las computadoras cuánticas.

El futuro

Incluso si estamos a salvo por ahora, el mundo de las criptomonedas no corre ningún riesgo. Las cadenas de bloques resistentes a los cuánticos como Praxxis y QAN ya están en desarrollo en preparación para el potencial apocalipsis cuántico. Podemos estar seguros de saber, incluso si las computadoras cuánticas comienzan a apoderarse del mundo, nuestra criptografía estará a salvo.

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