El crecimiento tecnológico es constante en el mundo en este momento, y cada día nacen nuevas innovaciones, ideas, tecnologías e implementaciones de tecnologías ya existentes. Actualmente, en lo más alto de la lista de invenciones destacadas, se encuentra la computación cuántica. La nueva generación de sistemas informáticos es mejor que los sistemas binarios que hemos estado utilizando durante mucho tiempo.

¿Qué son las computadoras cuánticas?

Las computadoras cuánticas son sistemas que hacen uso del fenómeno mecánico cuántico para almacenar y procesar datos. En lugar de utilizar bits tradicionales, las computadoras cuánticas utilizan qubits, o bits cuánticos, que pueden coexistir en los estados de 1 y 0 simultáneamente.

Dos bits tienen cuatro combinaciones posibles y solo pueden contener una combinación a la vez, mientras que un par único de qubits puede almacenar las cuatro combinaciones simultáneamente. Esto significa que tienen la capacidad de procesar mucha más información.

¿Qué es la computadora cuántica?

La computación cuántica es un nuevo campo de la informática que utiliza las ideas de la teoría cuántica para resolver problemas matemáticos y ejecutar modelos cuánticos. La computación cuántica aplica partículas subatómicas como electrones o fotones y las empareja con bits cuánticos, o qubits, que permiten que estas partículas estén en más de un estado al mismo tiempo.

Lo que esto significa es que los qubits conectados pueden aprovechar la interferencia entre sus estados cuánticos de onda para realizar cálculos que a las computadoras binarias cotidianas les llevaría una eternidad manejar.El campo de la computación cuántica fue introducido en la década de 1980cuando se descubrió que problemas específicos de computación podrían ser manejados con algoritmos cuánticos en lugar de las computadoras binarias actuales.

La computación cuántica puede descifrar muchas posibilidades y encontrar posibles respuestas a muchos problemas difíciles. El sistema cotidiano almacena información en forma de bits, mientras que las computadoras cuánticas utilizan qubits para almacenar información en una etapa cuántica que aplica 1s y 0s de manera multidimensional.

¿Cómo funcionan las Computadoras cuánticas?

Las computadoras cuánticas son muy diferentes de las computadoras tradicionales. Procesan información de una manera que no sigue los bits binarios convencionales a los que estamos acostumbrados. En cambio, las computadoras cuánticas procesan información a través de bits cuánticos, o qubits.

Los qubits tienen una técnica llamada superposición, que es la capacidad de un sistema cuántico de estar en múltiples estados al mismo tiempo hasta que se mide. Las computadoras cuánticas hacen uso de varios algoritmos para medir y observar. Estos algoritmos son puestos a disposición por los usuarios, y la computadora luego crea un espacio multidimensional donde se almacenan patrones y puntos de datos personales.

Origen: Hacia la ciencia de datos

Un factor importante en cómo funcionan las computadoras cuánticas es la construcción física de la computadora. Una computadora cuántica estándar consta de tres partes principales. La primera parte es la computadora tradicional y la infraestructura que se encargan de la programación y envían instrucciones a los bits cuánticos.

La segunda parte es un método seleccionado de transferencia de señales desde la computadora a los qubits. La tercera y última parte es la unidad de almacenamiento utilizada para salvaguardar los qubits. Esta unidad de almacenamiento debe estar equipada con las herramientas necesarias para estabilizar los qubits. La unidad de almacenamiento debe cumplir con ciertas necesidades y requisitos, como lograr cerca de cero grados para albergar una cámara de vacío.

Esta parte es necesaria debido a la naturaleza de alto mantenimiento de los qubits. Cualquier problema leve podría resultar en la pérdida de un estado cuántico o en qubits propensos a errores descendiendo en decoherencia. Por lo tanto, es esencial prevenir incluso las más mínimas vibraciones y cambios de temperatura para evitar la pérdida de qubits.

¿Para qué se utiliza la computación cuántica?

El sistema tradicional se utiliza para resolver varios problemas y llevar a cabo diferentes cálculos. Quantum no es diferente de él en este aspecto, ya que el sistema es capaz de manejar desafíos. La computación cuántica tiene varios casos de uso, como inteligencia artificial, prestación de servicios financieros y fabricación compleja.

Inteligencia Artificial

La computación cuántica podría potencialmente analizar y procesar una gran cantidad de datos más rápido que el sistema tradicional, lo que la convierte en una mejor opción cuando se aplica a la tecnología artificial. Los ordenadores cuánticos pueden detectar patrones que son difíciles o imposibles de identificar para los sistemas tradicionales. Pueden reunir, combinar y reorganizar ideas existentes de formas que los humanos y el sistema tradicional no podrían.

Prestación de servicios financieros

El sector financiero es una de las áreas que requiere la potencia de procesamiento de las computadoras cuánticas. Los grandes conjuntos de datos que las instituciones financieras tienen que clasificar serían manejados por una computadora cuántica. Estas podrían beneficiar a numerosas áreas del sector financiero, como los mercados de capitales, las finanzas corporativas, la gestión de carteras y muchas más. Por último, dado que las computadoras cuánticas prosperan en áreas con flujos de datos en vivo, sus capacidades de procesamiento facilitarán la difusión del alto nivel de datos recopilados de los precios de las acciones en tiempo real.

Fabricación Compleja

Las computadoras cuánticas pueden recopilar grandes conjuntos de datos de procesos de fabricación fallidos y traducirlos a diferentes combinaciones de desafíos, que cuando se combinan con un algoritmo cuántico pueden identificar qué parte de un proceso de fabricación complejo condujo al fracaso del producto.

Tipos de Ataque

Aunque la computación cuántica todavía está en sus primeras etapas de desarrollo, los expertos ya están prediciendo el potencial futuro de esta tecnología, así como el potencial de abuso.

En un futuro próximo, dos grandes ataques podrían hacerse posibles gracias a nuevas tecnologías que podrían suponer una amenaza para la seguridad digital.

Ataque de almacenamiento

Este tipo de ataque implica que una persona maliciosa apunta a direcciones vulnerables (billeteras que tienen su clave pública almacenada en la cadena de bloques) para robar fondos. Esto significa que tokens como Bitcoin y Ethereum serán más vulnerables a los ataques de computadoras cuánticas cuando estén equipados con recursos suficientes.

Esto significa que cientos de miles de millones de dólares en criptomonedas podrían ser vulnerables a ataques de almacenamiento. Actualmente, las computadoras cuánticas no tienen los 10 millones de qubits que se requerirían para llevar a cabo dicho ataque, pero los científicos prevén que tal potencia de cálculo se logrará en alrededor de 10 a 15 años.

Ataque de tránsito

Un ataque de tránsito requeriría que un actor malintencionado intentara secuestrar una transacción de blockchain a mitad de camino y dirigir los fondos a su propia dirección. Esto requeriría una gran cantidad de potencia de cálculo, pero a una escala mucho mayor y con mayor dificultad, ya que el secuestro debe completarse antes de que la transacción sea procesada por los mineros.

Para que una tarea así se pueda realizar, los científicos predicen que una computadora cuántica necesitaría miles de qubits.

¿Es la Computadora Cuántica una Amenaza para las Criptomonedas?

La oferta actual de computadoras cuánticas es un indicador importante de que el nuevo sistema no representa una gran amenaza para el sector de las criptomonedas por ahora. Aunque las capacidades de la computación cuántica son numerosas, tendría que estar libre de errores y preocupaciones, junto con velocidades computacionales mejoradas, antes de poder lograr tal hazaña.

Además de la velocidad computacional, también necesitaría un nivel irreal de potencia computacional para poder lanzar un ataque a las instalaciones de almacenamiento.Necesitaría alrededor de 10 millones de qubitsantes de que pudiera lanzar un ataque de este tipo.

Un ataque de tránsito sería mucho más grande ya que el nivel de potencia computacional necesaria sería mayor. El atacante tendría que desplegar una gran cantidad de potencia de computación cuántica para obtener el control de la red antes de que se agote el tiempo de creación del bloque. Esta es una tarea mucho más difícil, considerando que implicaría atacar todos los nodos de la red. La ventana para esta operación es relativamente estrecha. Por ejemplo, un ataque en Bitcoinrequeriría que el atacante completara el proceso en unos pocos minutos, mientras que enEthereumtendría que completarse en decenas de segundos.

Con la cantidad de potencia de computación cuántica necesaria, la industria cripto actualmente no está bajo amenaza; en cambio, tienen suficiente tiempo para desarrollar un algoritmo que sea inmune a los ataques cuánticos.

Protección contra la Computadora Cuántica

Actualmente, solo se conoce la amenaza potencial que representa la computación cuántica. Los entusiastas de las criptomonedas y los desarrolladores de blockchain están buscando formas de proteger el mundo de las monedas digitales de la amenaza que representan las computadoras cuánticas. La sugerencia más popular es la criptografía basada en retículos.

La Criptografía basada en retículos es la construcción de una criptografía que implica retículos, ya sea en la prueba de seguridad o en la construcción misma. Es uno de los esquemas de clave pública menos populares que pueden resistir el ataque tanto de computadoras tradicionales como de computadoras cuánticas. Esto se debe a que se basa en un problema que las computadoras cuánticas podrían no poder resolver fácilmente.

Estas preguntas se llaman Problema del Vector más Corto (SVP). Este tipo de pregunta generalmente implica encontrar el vector más corto en una retícula de alta dimensionalidad. Los expertos creen que el SVP es difícil de resolver para las computadoras cuánticas debido a la forma en que funcionan.

En una computadora cuántica, solo cuando los estados de los qubits se alinean por completo se puede utilizar el principio de superposición; cuando los estados no están alineados, debe recurrir a métodos de computación más convencionales, por lo que es muy poco probable que tenga éxito en resolver el SVP.

Hay proyectos como IOTA que ya utilizan la tecnología de grafo acíclico dirigido (DAG), la cual, según expertos, es resistente a la computadora cuántica. Un grafo acíclico dirigido, a diferencia de las cadenas de bloques construidas con bloques, está compuesto por nodos y conexiones. La tecnología registra transacciones criptográficas en forma de nodos, y los registros de estos intercambios se apilan uno encima del otro.

Debilidades de las computadoras cuánticas

La mayoría de los sistemas informáticos no están 100% libres de fallas, y las computadoras cuánticas no son una excepción a esa regla. Una de las principales desventajas de la computación cuántica es que la mayoría de las computadoras cuánticas hoy en día son en gran medida prototipos y siguen siendo voluminosas, costosas y poco amigables para el usuario.

También está plagado de problemas iniciales que los desarrolladores todavía tienen dificultades para resolver. Otro problema importante es el problema del entrelazamiento. El entrelazamiento de varios qubits simultáneamente es tan difícil como asegurar el estado adecuado para los procesos cuánticos.

Por último, los resultados de los procesos cuánticos todavía tienen una tasa de error muy alta. Si se resolvieran todos estos problemas, habría un problema de seguridad que plantean las computadoras cuánticas a los mecanismos de cifrado. La enorme potencia de cálculo volvería inútiles todos los mecanismos de cifrado actualmente utilizados.

Cualquier transacción o cualquier tipo de conexión segura realizada en Internet podría ser descifrada, lo que llevaría al robo de datos que podrían ser mal utilizados o vendidos. Esto representaría un problema para las criptomonedas, ya que eliminaría la seguridad y el anonimato que ofrece la plataforma.