¡Feliz año cuántico!

Como vemos en noticias recientes, la informática cuántica evoluciona más rápido de lo esperado. ¿Qué significa para nosotros los usuarios domésticos?

Si eres un lector fiel y la amnesia digital no ha dañado tu memoria, recordarás que unas de las ideas clave del Kaspersky Security Bulletin de 2015 preveía que la criptografía como disciplina estaba a punto de someterse a la informática cuántica como resultado de un progreso para hacer que la última sea una realidad. Para ser honesto, personalmente pensé que esta predicción estaba adelantada a los tiempos, en especial por estar incluida en la sección “Predicciones para 2016“, pero las noticias recientes me han hecho cambiar de opinión.

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Noticias cuánticas

En el corto plazo de tiempo desde finales de noviembre y diciembre de 2016, hemos sabido que Microsoft está contratando científicos de alto nivel en informática cuántica e Intel está dando indicios sobre sus planes para transformar chips de silicio en procesadores cuánticos que puedan albergar millones de cubits (muy útil para crear, digamos, una IA en una red neutral de dispositivos cuánticos, la demostración conceptual de lo que han declarado investigadores de la Universidad Tohoku de Japón). Y, a principios de enero, se supo que la empresa D-Wave, conocida por ser pionera en informática cuántica, está creando software cuántico de código abierto.

En otras palabras, la informática cuántica evoluciona más rápido de lo que esperaba. ¿Qué significa ello para nosotros, los usuarios domésticos? ¿Significa, por ejemplo, que podremos ir a la tienda a comprar un “qMac” a finales de año?

Bueno, no exactamente. Además de D-Wave, es difícil nombrar otras filiales de universidades que han podido dar el salto del laboratorio a la comercialización. Hay debates sobre “lo cuántico” que es el dispositivo de D-Wave. No hablaré en detalle del tema para que así puedas leer la publicación anterior de mis compañeros o este gran artículo.

Según parece, la informática cuántica aún no es una commodity como llegaron a serlo los ordenadores en los años 80 y 90 gracias a los esfuerzos de IBM, Apple, Microsoft y muchas otras compañías. La complejidad y el precio de los dispositivos cuánticos los hace más bien análogos de los ordenadores centrales que aparecieron mucho antes, en los años 50.

A mediados del siglo pasado, el mayor obstáculo para adoptar la nueva tecnología no era el hardware, sino la habilidad de aprovechar la versatilidad del nuevo paradigma informático que requirió décadas de investigación. Se necesitaron más de tres décadas de desarrollo tecnológico antes de que la industria pudiera desvelar a finales de los 70 todos los componentes necesarios para el nacimiento de los ordenadores personales (y otras tres décadas para que se convirtieran en la base de la civilización moderna).

La revolución cuántica está cerca

La historia no se repite, pero a veces rima consigo misma. Aunque un paso hacia la ampliación de la comunidad de los entusiastas de la informática cuántica, la apertura de qbsolve a la comunidad de desarrolladores por parte de D’Wave no es en absoluto como cuando apareció la arquitectura x86 de Intel o la plataforma PC de IBM. Podría haber rimado con los trabajos fundamentales de Alan Turing de los años 30 que establecieron las bases del aprendizaje automático (si no hubiera llegado ocho meses después de que IBM anunciara su experiencia cuántica que, en mi opinión, explica mejor qué es la informática cuántica y cómo puede usarse de forma práctica).

Debo confesar que IBM me cautivó tanto que estoy pensando pedir un acceso de prueba a su procesador cuántico para probar si las tareas para descifrar un código hash van más rápidas con él que con un sistema doméstico con CPU o GPU. Para más admiración, IBM es una empresa que va a ser testigo de un segundo cambio de paradigma informático mayor. Sin embargo, dada la disparidad en la cantidad de recursos disponibles, abrir el código del software es lo apropiado para que D-Wave intensifique la competencia en este mercado.

Como hemos visto en los titulares, ni Intel ni Microsoft planean perderse la revolución cuántica. En realidad, esos viejos amigos de los 80 tienen una larga historia de cooperación con investigadores para explorar la superconducción de spin qubits. Pocos detalles se saben de los planes de Intel, pero si la empresa consigue “añadir los spin cubits a los diseños existentes de los chips de silicio”, el juego cambiará en términos de densidad de qubits.

Sin embargo, parece que los chips cuánticos de Intel, al igual que los de D-Wave, todavía deben enfriarse a la temperatura del helio líquido (-452 ºF o menos). Lo que significa que la CPU de un smartphone debería ser albergada en las instalaciones de un ordenador central. En otras palabras, la potencia cuántica aún no está preparada para un uso personal.

Cuántico significa “mucho más rápido”

La manera más fácil de explicar el cambio en el procesado de la energía es hacer una analogía con la computación paralela. Los valores de qubit son una superposición de “0” y “1” convencionales, cantidad que se limita solo a la resolución de la potencia del sistema, por lo que es justo decir que la información almacenada en qubits se procesa simultáneamente, lo que significa que una unidad de procesamiento cuántica será de una magnitud en potencia mayor que una CPU tradicional.

Bueno, la analogía no es perfecta, pues las operaciones en informática cuántica no son exactamente iguales que las operaciones básicas usadas en algebra digital, pero parece que los científicos en informática cuántica necesitarán tiempo para aprovechar por completo el nuevo paradigma informático, del mismo modo que el paradigma digital necesitó décadas.

Sin embargo, la cuestión principal es: ¿qué deberíamos hacer con la inmensa energía informática? No parece que necesitemos todos esos flops escondidos en los dispositivos actuales para llevar a cabo nuestras tareas más comunes, a pesar del esfuerzo que los desarrolladores han puesto para que sus aplicaciones sean lo más multimedia posible.

Bueno, pensemos con detenimiento. ¿Has visto un mensaje de tu aplicación de mensajería en el que te informa de que ahora cifra todas las conversaciones? O, ¿has oído hablar de las monedas cifradas (Bitcoin es la más conocida) o de la tecnología de cadena de bloques? Sí, hablo de criptografía y tecnologías que se basan en ella.

Con 2016 con el récord en filtración de información, el cifrado se está convirtiendo en una necesidad, no solo para el sector corporativo, que ahora se ha reforzado con más contundencia, sino también para los consumidores. Las tareas de cifrado y descifrado consumen mucha potencia informática, al igual que el proceso de minado de Bitcoin. Otras implementaciones de la tecnología de cadena de bloques pueden llevar a cabo funciones criptográficas en nodos especializados con más potencia informática disponible para ellos. De hecho, la minería de bitcoin ya no es efectiva en PCs normales (por ello se montan granjas de minería especializadas). Pero dichas iniciativas, como hacer un IdC más seguro sobre cadena de bloques, me hacen deducir que el cifrado terminará por extenderse.

Criptografía poscuántica

¿Sabes qué? La criptografía es el tipo de tarea por la que los ordenadores cuánticos serán especialmente buenos.

La informática cuántica también podría ser la salvación o el fin para este nuevo mundo emergente. Como dijimos en nuestro boletín de seguridad de 2015, el modo en que existe la criptografía hoy en día terminará por desaparecer. La tesis que defiende que “la criptografía es uno de los muchos campos en que el conflicto antagonista continúa favoreciendo al defensor” será duramente refutada (por decir algo) hasta que se introduzcan unos algoritmos criptográficos poscuánticos efectivos.

Estos, a su vez, requerirán mucha más potencia informática de la que los ordenadores convencionales pueden otorgar. Pero, para salvación nuestra, la miniaturización y “comoditización” de los dispositivos cuánticos también es inminente, lo que significa que habrá más potencia informática disponible para defenderse de atacantes. Y el juego sin fin de “atacantes vs. defensores” continuará a un nuevo nivel.

Además de nuestro discurso sobre seguridad de información, tenemos esperanza en que los avances de la informática cuántica también lanzarán la realidad aumentada, la realidad virtual, la inteligencia artificial y otras aplicaciones que requieren muchos recursos.

En resumen: parece ser que los ordenadores cuánticos están llegando a ser una realidad. Todavía no puedes tocar uno, pero está bien ver que existen plataformas informáticas de ordenadores cuánticos que puedes comprobar con IBM o D-Wave. Dicha comprobación requiere cierto nivel de ingenio informático, por lo que la mayoría de la población mundial tendrá que esperar. Pero con más grandes invirtiendo en el esfuerzo, como Intel, IBM, Google y Microsoft, parece inevitable que veamos algún resultado práctico.

También hemos oído rumores de que Google quizá desvele un avance antes de finales de 2017, por lo que quizá no tengamos que esperar tanto…

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