La versión original de este artículo apareció en la revista Quanta Magazine.
Durante las últimas décadas, los investigadores han comprendido que las computadoras cuánticas eventualmente podrán descifrar los códigos ampliamente utilizados que protegen gran parte del mundo digital. Para evitarlo, han dedicado años a desarrollar nuevos códigos que parecen ser inmunes a futuros ciberdelincuentes armados con computadoras cuánticas.
Al mismo tiempo, también han ideado formas ingeniosas de utilizar las reglas de la mecánica cuántica para garantizar la seguridad de las comunicaciones. Pero la mecánica cuántica, al igual que la mecánica clásica que la precedió, es solo una teoría de la naturaleza. ¿Qué ocurriría si, con el tiempo, fuera reemplazada por una teoría más completa, tal como la mecánica cuántica suplantó a la física newtoniana hace un siglo? ¿Seguirán siendo seguras estas técnicas de comunicación cuántica en un mundo con un conjunto de reglas aún más fundamentales?
“En lo que respecta a estos protocolos criptográficos, es bueno ser precavido”, afirmó Ravishankar Ramanathan, teórico de la información cuántica de la Universidad de Hong Kong, especializado en criptografía cuántica. “Intentemos minimizar las suposiciones en las que se basa el protocolo. Supongamos que en el futuro la gente se da cuenta de que la mecánica cuántica no es la teoría definitiva de la naturaleza”.
Es una posibilidad que vale la pena considerar. La dificultad de problemas pendientes, como la conciliación de la mecánica cuántica y la gravedad, sugiere que una teoría poscuántica de la naturaleza podría implicar algo bastante inesperado.
Para evitar que sus protocolos se basen en suposiciones erróneas, algunos criptógrafos cuánticos buscan principios aún más fundamentales sobre los que construir. En lugar de partir de la mecánica cuántica, profundizan aún más, hasta llegar al concepto mismo de causalidad.
Un sabotaje sutil
Una forma de comprender los avances en este campo es considerar la distribución de claves cuánticas, que consiste en aprovechar las reglas de la mecánica cuántica para transmitir una clave (algo que puede usarse para decodificar un mensaje secreto) de manera que no pueda ser manipulada subrepticiamente. La distribución de claves cuánticas utiliza el entrelazamiento cuántico, que vincula dos partículas mediante una de sus propiedades, como el espín. El entrelazamiento cuántico contiene una especie de mecanismo de seguridad. Si alguien intenta alterar el entrelazamiento (como si intentara robar la clave) la intrusión lo destruirá, revelando el sabotaje. Esto se debe a un principio fundamental de la mecánica cuántica llamado “monogamia del entrelazamiento”.
Pero ¿qué pasaría si este principio dejara de ser válido? En tal caso, si quienes transmiten el mensaje no tuvieran el control total de sus dispositivos, un tercero podría alterar sutilmente el entrelazamiento de las partículas, interrumpiendo la comunicación sin dejar rastro.
Este proceso se denomina interferencia cuántica, y los esfuerzos por comprenderlo se han intensificado en los últimos años.
Para muchos científicos, la interferencia cuántica resulta atractiva porque puede ayudarles a comprender mejor tanto la mecánica cuántica como la naturaleza de causa y efecto. Se preguntan: ¿Existen principios fundamentales que prohíban la interferencia cuántica, que la hagan imposible? O, si ningún principio la prohíbe, ¿podría ocurrir en el mundo real?
Jim el Jammer
A Michał Eckstein, físico teórico de la Universidad Jaguelónica de Cracovia (Polonia), le gusta ilustrar el concepto de improvisación con una historia. Sus protagonistas son los personajes clásicos de las explicaciones de la mecánica cuántica: Alicia y Bob.
“Supongamos que tenemos a Alice y a Bob, y que se encuentran con un mago, Jim el Jammer” [jammer significa ‘bloqueador’ o ‘interceptor’ en inglés], indicó Eckstein. “El mago dice: ‘Tengo dos bolas; una es blanca y la otra es negra’”.
