Criptografía Cuántica   04 Jan 2006 - Tech

La criptografía es la ciencia que se encarga de cifrar y descifrar información utilizando las matemáticas como herramienta base, de forma que el intercambio de información entre dos o más entidades no pueda ser intervenido por otras no autorizadas. La criptografía, cuya etimología procede del griego kryptos (ocultar) y grafos (escribir), tiene como finalidad la garantía de una comunicación segura y la autenticidad del mensaje, tanto de su contenido como de su remitente. Ha de diferenciarse de la esteganografía, que oculta el contenido de un mensaje en un canal de información, como una imagen o un sonido.

La información a proteger, o texto plano, atraviesa un proceso de conversión llamado cifrado o encriptado mediante la aplicación de un algoritmo que se basa en la existencia de una clave, para obtener así el texto cifrado, también llamado criptograma. El posterior descifrado (o desencriptado) recupera el texto plano partiendo del criptograma y de la clave. Los detalles de como utilizar algoritmos y claves, conforman el protocolo criptográfico. Los algoritmos reciben el nombre de simétricos si utilizan la misma clave para cifrado y descifrado, y asimétricos en caso de que la clave sea distinta. Los algoritmos asimétricos son los utilizados en las técnicas criptográficas modernas, y se caracterizan por el uso de una clave pública y otra privada. La seguridad de la transmisión está muy ligada al intercambio de las claves. Lo más seguro es hacer el intercambio de claves de forma presencial, pero evidentemente, esto no es posible en la mayoría de los casos. El sistema de claves públicas y privadas nace como el fruto de esa necesidad, y es la base de las firmas digitales (PGP etc.).

Aunque los orígenes de la criptografía son muy remotos, fué durante la II Guerra Mundial cuando empezaron a producirse los mayores avances. Bien conocida es la máquina alemana Enigma, una máquina de cálculo que automatizaba los procesos de cifrado y que supuso un gran progreso para la criptografía. Tras la conclusión del conflicto y hasta nuestros días, la criptografía ha tenido un gran desarrollo a todos los niveles, sobretodo ligada al desarrollo de la computación. Destacan las investigaciones de Claude Shannon, el padre de la teoría de la información (a la derecha), y la publicación del DES (Estándar de Cifrado de Datos) por parte del Departamento de Normas y Estándares de los EEUU, a mediados de los 70, que viene a ser el principal sistema criptográfico de finales del siglo.

A modo de anotación, remitiros a un libro escrito por Neal Stephenson y que lleva por título Criptonomicón I: El Código Enigma, de gran interés para aquellos que se sientan atraídos por la guerra de la criptografía entre ingleses/americanos y alemanes, la máquina Enigma, y la historia de la ciencia en general. Pertenece a una serie de tres libros, escritos por el mismo autor.

Ahora, con el inminente desarrollo de la computación cuántica, de la que habíamos hablado anteriormente, surge la posibilidad de desarrollar nuevas técnicas criptográficas más eficientes y seguras, que conforman lo que se conoce como criptografía cuántica. En este tipo de criptografía, la información se almacena en los fotones, el constituyente elemental de la luz (el fotón es el bosón de la fuerza electromagnética, es la partícula que 'transporta' dicha fuerza). Los fotones poseen dos estados de polarización, que pueden detectarse mediante el uso de un filtro orientado en el mismo sentido en que la luz fué polarizada, ya que el filtro deja pasar los fotones polarizados en ese estado y retiene el resto. La transmisión se realiza enviando fotones individuales entre emisor y receptor mediante una fibra óptica. De esta forma, la información no se podrá reproducir si no se conoce el estado cuántico previo de la luz, y el posible interceptor no podrá acceder a la información del mensaje, solo podrá destruirlo. La destrucción del mismo alerta inmediatamente a emisor y receptor de la existencia del interceptor.

La idea, propuesta por Charles Bennett y Gilles Brassard en los años ochenta, está basada en jugar con el ángulo de polarización de los fotones, y en el principio de la física cuántica de que es imposible filtrar dos fotones con ángulo de polarización diferente. De esta manera se define un protocolo criptográfico que utiliza la polarización de la luz para codificar la información. Desde principios de nuestro siglo, el desarrollo de la criptografía cuántica avanza a gran velocidad.
En la imagen, un sistema criptográfico diseñado en la universidad de Melbourne por el doctor James Rabeau denominado deposición de vapor químico. Este proceso consiste en depositar un cristal de diamante en el extremo de una fibra óptica e iluminarlo posteriormente con un láser. Con ayuda del cristal se regulan los fotones que llegan a la fibra óptica para luego ser enviados como parte de un mensaje seguro.