La computación cuántica ha emergido como uno de los campos más prometedores y fascinantes de la ciencia y la tecnología contemporánea. Sin embargo, plantea una pregunta crucial sobre su capacidad para desafiar los fundamentos de los sistemas de criptografía que sostienen muchas de las tecnologías actuales, incluidas las criptomonedas como Bitcoin. Pero, ¿cuánto poder cuántico se necesita realmente para romper la encriptación de Bitcoin o para simular moléculas complejas? Esta pregunta, que a primera vista puede parecer teórica, tiene implicaciones muy reales para el futuro de la seguridad digital y la investigación científica. La criptografía se basa en la dificultad de resolver ciertos problemas matemáticos. En el caso de Bitcoin, por ejemplo, se utiliza un algoritmo de encriptación llamado SHA-256, que es una función hash criptográfica diseñada para ser irreversible.
Esto significa que, aunque es fácil calcular un hash de los datos originales, es extremadamente complicado revertir el proceso para recuperar esos datos. Sin embargo, la computación cuántica amenaza esta suposición. La capacidad de las computadoras cuánticas para realizar cálculos a gran escala proviene de principios de la mecánica cuántica, como la superposición y el entrelazamiento. Esto les permite procesar múltiples posibilidades simultáneamente. El algoritmo de Shor, uno de los algoritmos más conocidos en la computación cuántica, puede factorizar números enteros en un tiempo significativamente menor que los algoritmos clásicos.
Esto significa que puede amenazar la criptografía de clave pública, como la RSA, que se basa en la dificultad de factorizar números grandes. La pregunta sobre la cantidad de qubits, la unidad básica de información en computación cuántica, necesaria para romper la encriptación de Bitcoin ha llevado a numerosos análisis. Se estima que, para romper la encriptación SHA-256 utilizada en Bitcoin, se requieren miles de qubits. Algunos expertos sugieren que se necesitan alrededor de 1,500 qubits para realizar un ataque viable, mientras que otros creen que se podría necesitar hasta 10,000 qubits para aumentar la confianza en el éxito del ataque. La discrepancia en estas cifras refleja la complejidad del problema y la rapidez con la que evoluciona la tecnología cuántica.
Sin embargo, eso no es todo. Al considerar el impacto de la computación cuántica en la criptografía de Bitcoin, también debemos tener en cuenta la forma en que se generan y se administran las claves. Bitcoin utiliza un sistema de claves públicas y privadas, lo que significa que un usuario cuenta con una clave privada secreta y una clave pública que puede ser compartida. Si un atacante logra descubrir la clave privada de un usuario, podría acceder a sus bitcoins. Por lo tanto, la duración de los bitcoins almacenados en una billetera se convierte en un factor crítico: si se mantienen a largo plazo, los usuarios podrían estar en riesgo a medida que la computación cuántica avanza.
Más allá de la criptografía, la computación cuántica tiene el potencial de revolucionar campos de estudio como la simulación de moléculas. La simulación de moléculas complejas es un área que podría beneficiarse enormemente de la computación cuántica. Los procesos involucrados en la interacción de átomos y moléculas son intrínsecamente cuánticos, lo que significa que las simulaciones realizadas con computadoras clásicas se encuentran limitadas en su capacidad para modelar estos sistemas de manera eficiente. Para simular moléculas de tamaño moderado, se estima que se requerirían entre 50 y 100 qubits. Sin embargo, simular moléculas más grandes, como aquellas involucradas en la investigación de nuevos medicamentos o en el uso de materiales avanzados, podría requerir varios cientos o incluso miles de qubits.
Este es otro ejemplo de cómo la escala de computación cuántica podría abrir nuevas fronteras en la ciencia, permitiendo a los investigadores explorar estructuras moleculares complejas que actualmente son imposibles de modelar. A medida que la investigación en computación cuántica avanza, numerosas empresas e instituciones están trabajando para entender y desarrollar las capacidades de estos nuevos sistemas. Sin embargo, la computación cuántica todavía se encuentra en sus primeras etapas. Las computadoras cuánticas que existen hoy en día suelen estar en entornos experimentales y no están listas para romper la encriptación de Bitcoin o para simular moléculas de manera práctica. Algunos expertos creen que es probable que pasen aún varios años, o incluso décadas, antes de que las computadoras cuánticas alcanzan el tamaño y la estabilidad necesarias para lograr estos objetivos.
En el futuro cercano, es probable que veamos avances en la criptografía cuántica. Al igual que la revolución en la criptografía clásica trajo consigo nuevas técnicas para proteger la información, la criptografía cuántica buscará proporcionar soluciones para un mundo en el que las computadoras cuánticas sean comunes. Tecnologías como la distribución de claves cuánticas (QKD, por sus siglas en inglés) están siendo activamente investigadas, utilizando principios de la mecánica cuántica para garantizar la seguridad de las comunicaciones. En resumen, la computación cuántica tiene el potencial de transformar la forma en que abordamos tanto la seguridad digital como la investigación científica. Sin embargo, la magnitud del tamaño de las computadoras cuánticas necesarias para romper la encriptación de Bitcoin o simular moléculas complejas sigue siendo un tema de debate.
Mientras tanto, la comunidad científica y tecnológica se encuentra en una carrera por prepararse para el futuro cuántico, donde la seguridad y el avance científico se entrelazan en un horizonte emocionante pero incierto. Los desafíos son grandes, pero las oportunidades son aún mayores.
