En última instancia, el desarrollo de la tecnología de redes cuánticas permitirá una conectividad más segura y rápida, pero aún es temprano y aún quedan muchos desafíos antes de que se convierta en la norma. “Si bien se están desarrollando componentes clave de las redes cuánticas, como los repetidores y la fotónica, es probable que los primeros desarrollos concretos que salgan del laboratorio sean en aplicaciones de seguridad, en particular la criptografía post-cuántica (Post-Quantum Cryptography, PQC). )”, dijo Liz Centoni, vicepresidenta ejecutiva, directora de estrategia y directora general de aplicaciones de Cisco. Se espera que los complejos algoritmos criptográficos de PQC, o criptografía cuántica segura, protejan a las computadoras cuánticas contra ataques sofisticados. "La criptografía poscuántica (PQC), como enfoque de software que funciona con sistemas convencionales para proteger los datos de futuros ataques cuánticos, se adoptará incluso antes de que se estandarice", escribió la Sra. Centoni en un blog reciente sobre las principales tecnologías que se espera que surgirán en 2024 y más allá. "PQC será adoptado por navegadores, sistemas operativos y bibliotecas, y los innovadores experimentarán con él integrándolo en protocolos como SSL/TLS 1.3, que rige la criptografía tradicional", dijo Liz. Centoni. "La criptografía poscuántica también se generalizará entre las empresas que buscan garantizar la seguridad de los datos en el mundo poscuántico", añadió.

Hoy en día, la necesidad de dicha seguridad se vuelve crítica, ya que los actores maliciosos ya están utilizando vectores de ataque para prepararse para las futuras capacidades de descifrado de las computadoras cuánticas. "El principio de 'cosechar ahora, descifrar después' nos presenta un desafío importante", dijo Vijoy Pandey, vicepresidente senior del Grupo de Investigación Avanzada Outshift de Cisco. "Para los gobiernos y las instituciones financieras, la seguridad de las transacciones sensibles es una cuestión importante y la gente se está volviendo paranoica al respecto", añadió Pandey. “No hay duda de que la tecnología cuántica creará un Armagedón en ciberseguridad”, declaró Ana Paula Assis, directora general de IBM para Europa, Oriente Medio y África, durante el Foro Económico Mundial de Davos. Pandey señala que ninguna computadora cuántica actual es capaz de realizar estos hacks de seguridad que pueden generar preocupación, porque aún no son lo suficientemente potentes. Por otro lado, “si una empresa sufre una infracción de la que no tiene conocimiento y el tráfico se redirige y se almacena en algún lugar hasta el día en que un actor malicioso tenga la capacidad de construir un nodo cuántico de tamaño razonable, podrá hacer cualquier cosa, simplemente descifrarlo todo”, dijo. Afortunadamente, la buena noticia es que los avances futuros en la computación cuántica podrían conducir a tecnologías de seguridad infalibles que protejan las comunicaciones de datos contra interferencias o escuchas ilegales. Se está trabajando para crear entornos cuánticos seguros en varias empresas, incluidas Verizon, British Telecom, Ernst & Young y laboratorios gubernamentales como el Programa de redes cuánticas DARPA y el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Índice
  1. Potencial de las redes cuánticas
  2. Fotónica y cuántica para la red.

Potencial de las redes cuánticas

También se están realizando investigaciones e inversiones en el desarrollo de redes cuánticas seguras. cisco planea crear centros de datos cuánticos que podrían utilizar modelos LAN clásicos para conectar computadoras cuánticas, o una red cuántica que transmitiría bits cuánticos (qubits) desde servidores cuánticos a altas velocidades para ejecutar aplicaciones comerciales. "Además, dentro de cuatro o cinco años o más, la creciente importancia de las redes cuánticas permitirá que las computadoras cuánticas se comuniquen y colaboren para ofrecer soluciones cuánticas más escalables", afirmó la Sra. Centoni. "Las redes cuánticas aprovecharán fenómenos cuánticos como el entrelazamiento y la superposición para transmitir información", añadió. "Hoy en día, los investigadores y desarrolladores cuánticos buscan expandir la arquitectura radix, expandir las redes de malla (la capacidad de las redes para soportar muchas más conexiones por puerto y mayor ancho de banda) y crear conmutadores y repetidores cuánticos", enfatizó el Sr. Pandey. "El objetivo es poder transportar señales cuánticas a distancias más largas, porque las señales cuánticas se deterioran rápidamente", explicó. "Definitivamente queremos poder gestionar estas señales dentro del espacio de un centro de datos, y esa es una tecnología con la que vamos a empezar a experimentar", añadió. Pandoy dijo que Cisco está construyendo simuladores de software para este tipo de entorno y los pondrá a disposición como software de código abierto.

Además, Quantum Lab de Cisco está trabajando en el desarrollo de repetidores para redes cuánticas. "Los protocolos de repetidores cuánticos generalmente se dividen en dos categorías según el tipo de comunicaciones requeridas: repetidores bidireccionales y repetidores unidireccionales", explicó Cisco en una publicación de blog sobre su trabajo en esta área. “En comparación con los repetidores unidireccionales que requieren corrección de errores cuánticos directos, los repetidores bidireccionales tienen un hardware cuántico más simple y pueden manejar distancias más largas, pero tienen dos desventajas: latencia y congestión”, escribió Cisco nuevamente. “Sin embargo, hasta la llegada de una computadora cuántica compacta equipada con capacidades de corrección de errores cuánticos, los repetidores bidireccionales siguen siendo los más adecuados para la comunicación cuántica a larga distancia. Los protocolos de repetidor convencionales tienen una cosa en común: el hardware está diseñado enteramente para códigos cuánticos específicos y se deben realizar cambios sustanciales para pasar a otro código”, dijo Cisco.

Fotónica y cuántica para la red.

“En nuestro trabajo, reunimos toda la complejidad en un solo dispositivo llamado Generador de Estado de Recursos (RSG), que produce qubits codificados con múltiples fotones enviando un láser pulsado a través de una serie de interferómetros y detectores de fotones. Los RSG se fabrican en circuitos integrados fotónicos de silicio, que también son una plataforma candidata para la computación cuántica”, explicó Cisco. “Así, el cambio a un nuevo código cuántico se convierte en una actualización de software, es decir, una reprogramación del circuito fotónico. Esta flexibilidad ofrece una ventaja a largo plazo, ya que estarán disponibles nuevas generaciones de códigos cuánticos”, afirmó el proveedor. Otro trabajo en Cisco Quantum Lab se centra en la construcción de redes cuánticas sobre la infraestructura de fibra óptica existente. “Las redes cuánticas utilizan enlaces de comunicación óptica. Al considerar un enfoque pragmático y rentable para construir estas redes, una estrategia convincente es capitalizar nuestra infraestructura de red óptica ya establecida. El primer paso para construir redes de distribución entrelazadas en la infraestructura existente va de la mano con la capacidad de identificar sitios óptimos para integrar hardware cuántico”, escribió Cisco.