Computación cuántica y criptografía: la amenaza que ya no parece tan lejana
Durante años, la narrativa en torno a la computación cuántica y su capacidad para romper los sistemas de cifrado que usamos hoy en día se ha movido entre 2 extremos: el alarmismo de quienes anuncian el apocalipsis criptográfico inminente y el escepticismo de quienes recuerdan que los ordenadores cuánticos capaces de hacer algo útil siguen sin existir. Lo que ha cambiado en las últimas semanas es que 2 documentos técnicos publicados de forma independiente han movido esa conversación de forma notable, y no precisamente en la dirección tranquilizadora.
La ciberseguridad como campo lleva años advirtiendo de que la transición hacia algoritmos resistentes a ataques cuánticos era urgente. Ahora, con estos nuevos trabajos sobre la mesa, esa urgencia empieza a tener números concretos detrás.
Qué dice la investigación y por qué importa
Ambos documentos, aunque escritos de forma independiente, apuntan en la misma dirección: romper la criptografía de curva elíptica (ECC, por sus siglas en inglés) podría requerir muchos menos recursos de los que se pensaba hasta ahora.
Para entender por qué esto es relevante, conviene saber qué es ECC. La criptografía de curva elíptica es uno de los sistemas más usados en Internet para proteger comunicaciones. Está detrás del cifrado en TLS, en los certificados digitales, en las firmas electrónicas y, sí, también en la criptografía que protege el bitcoin y otras criptomonedas. Su seguridad se basa en que resolver ciertos problemas matemáticos —como el logaritmo discreto en una curva elíptica— es computacionalmente inviable para un ordenador clásico. El algoritmo de Shor, descrito en 1994 por Peter Shor, demostró teóricamente que un ordenador cuántico podría resolver ese tipo de problemas en tiempo polinómico, es decir, de forma radicalmente más rápida. El problema es que hasta ahora, construir un ordenador cuántico lo suficientemente potente y estable para ejecutar ese algoritmo parecía una tarea de décadas.
Eso es exactamente lo que estos 2 nuevos trabajos cuestionan.
El enfoque de los átomos neutros: 100 veces más eficiente
El primer documento, titulado «El algoritmo de Shor es posible con tan solo 10.000 qubits atómicos reconfigurables», propone una arquitectura cuántica basada en átomos neutros atrapados mediante lo que se conoce como pinzas ópticas. La idea es usar láseres para enfriar átomos individuales y atraparlos en haces de luz muy focalizados. Cada haz atrapa un único átomo, y mediante multiplexión óptica se pueden crear grandes matrices de estos átomos.
¿Qué tiene de especial este enfoque frente a los ordenadores cuánticos basados en superconductores, que son los más conocidos? La diferencia es fundamental: en los sistemas superconductores, los qubits se organizan en una cuadrícula 2D y cada qubit solo puede interactuar con sus 4 vecinos inmediatos. En la arquitectura de átomos neutros, cualquier qubit puede interactuar con cualquier otro, independientemente de su posición. Eso se llama comunicación no local, y sus implicaciones para la corrección de errores son enormes.
Los errores son el talón de Aquiles de la computación cuántica. Los qubits son extremadamente sensibles al entorno: cualquier perturbación, por mínima que sea, puede corromper el cálculo. Para compensarlo se usan técnicas de corrección de errores que requieren muchos qubits físicos adicionales para cada qubit lógico útil. La comunicación no local de los átomos neutros permite que esa corrección sea mucho más eficiente, reduciendo drásticamente el número de qubits físicos necesarios.
El resultado práctico: los investigadores estiman que con menos de 30.000 qubits físicos se podría romper ECC-256 en 10 días. Las estimaciones previas manejaban cifras que eran órdenes de magnitud superiores. Es una reducción de recursos aproximadamente 100 veces respecto a lo que se calculaba hace 1 o 2 años. Un equipo independiente ya ha demostrado experimentalmente la construcción de matrices de átomos neutros que superan los 6.000 qubits, lo que indica que el camino hacia esas 30.000 unidades no es ciencia ficción.
Los propios autores del documento son cautos: reconocen que se necesita trabajo sustancial para integrar todos estos avances en un sistema completo y funcional. Pero también son directos en su conclusión: las arquitecturas de átomos neutros bien diseñadas podrían ser suficientes para ejecutar el algoritmo de Shor de forma relevante para la criptografía.
Google y la criptografía del bitcoin: 9 minutos
El segundo documento viene de Google, y está enfocado específicamente en secp256k1, que es la curva elíptica concreta sobre la que se construye la seguridad del bitcoin y de muchas otras criptomonedas. Los investigadores afirman haber desarrollado mejoras al algoritmo de Shor que harían posible romper la clave pública asociada a una dirección de bitcoin en menos de 10 minutos, con recursos 20 veces menores que los estimados en investigaciones anteriores.
Los números que manejan son concretos: uno de los circuitos cuánticos que proponen necesitaría menos de 1.200 qubits lógicos y unos 90 millones de puertas Toffoli. El otro, menos de 1.450 qubits lógicos y 70 millones de puertas Toffoli. Conviene aclarar qué es un qubit lógico: no es un qubit físico, sino una unidad tolerante a fallos que se codifica usando cientos o miles de qubits físicos. En la estimación de Google, la máquina necesaria requeriría en torno a 500.000 qubits físicos, lo que supone aproximadamente la mitad de lo que el mismo equipo estimó en junio del año pasado para romper RSA-2048.
Aquí viene lo que más está dando que hablar: Google ha decidido no publicar las mejoras algorítmicas concretas que hacen posible este resultado. En su lugar, han publicado una prueba de conocimiento cero, una herramienta matemática que demuestra que la mejora existe sin revelar en qué consiste. El argumento es que los avances en computación cuántica han llegado a un punto en que publicar los detalles del ataque podría facilitar su uso por parte de actores maliciosos.
Es un giro notable. Google Project Zero fue uno de los grandes defensores de la política de divulgación responsable de vulnerabilidades en un plazo de 90 días, una norma que durante décadas ha impulsado la seguridad informática. Adoptar ahora la postura contraria genera lógicamente escepticismo.
El debate entre la alarma y el rigor
No todo el mundo comparte la lectura dramática de estos resultados. Matt Green, profesor de criptografía en la Universidad Johns Hopkins, lo pone en términos bastante directos: si el ataque requiere una máquina que todavía no existe, es difícil calificar el riesgo de inmediato. Green ha descrito la comunicación de Google más como un ejercicio de relaciones públicas que como una amenaza de seguridad urgente.
Y tiene un punto. Nada de lo descrito en estos documentos supone que un actor pueda hoy mismo romper la criptografía de curva elíptica. Los ordenadores cuánticos actuales están muy lejos de los 500.000 qubits físicos con la calidad y coherencia necesarias. Pero tampoco es justo desestimar los avances. Brian LaMacchia, que lideró la transición de Microsoft hacia criptografía post-cuántica entre 2015 y 2022, lo resume con precisión: estos documentos no dan una fecha concreta, pero sí evidencian que el progreso no está frenándose.
Hay además otra crítica que varios expertos están lanzando a Google específicamente: ¿por qué centrar el análisis en las criptomonedas? ECC no protege solo el bitcoin. Está en TLS, en certificados digitales, en firmas electrónicas de documentos, en infraestructuras críticas. Si existe una amenaza real, afecta a una población mucho más amplia que los tenedores de criptoactivos. Que Google focalice su comunicación, y sus propuestas de política pública al final del documento, en el espacio blockchain ha generado perplejidad entre investigadores de seguridad que llevan años pidiendo que se tome más en serio la transición post-cuántica en el conjunto de la infraestructura digital.
Qué significa todo esto para los sistemas de cifrado actuales
Ninguno de los 2 documentos ha pasado todavía por revisión de pares, lo cual es importante señalar. En ciencia, un resultado sin revisión es un resultado provisional, y en este campo en concreto han existido afirmaciones espectaculares que no han sobrevivido al escrutinio.
Dicho esto, la dirección del avance es consistente con lo que se viene viendo en los últimos años. El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) publicó en 2024 los primeros estándares de criptografía post-cuántica, incluyendo algoritmos como ML-KEM (anteriormente conocido como CRYSTALS-Kyber) y ML-DSA. Estos algoritmos están diseñados para resistir ataques tanto de ordenadores clásicos como cuánticos. Organizaciones como el Centro Criptológico Nacional en España llevan tiempo recomendando iniciar la transición.
El mensaje de estos 2 nuevos trabajos no es que la criptografía ECC vaya a romperse mañana. Es que el margen de tiempo para migrar los sistemas que dependen de ella se está reduciendo de forma más rápida de lo que muchas organizaciones asumen. Y la migración no es trivial: implica auditar sistemas, actualizar infraestructura, gestionar compatibilidades y, en muchos casos, cambiar procesos profundamente arraigados.
Quien esté en seguridad informática y todavía no haya empezado a evaluar su exposición a este problema tiene trabajo por delante.
