Google ha presentado un nuevo chip cuántico denominado «Willow», que según afirma la compañía, tiene la capacidad de resolver un problema matemático en cinco minutos, algo que una supercomputadora tardaría 10 septillones de años (10^25), un número que excede ampliamente la edad del Universo.
Características técnicas
Willow está compuesto por 105 cúbits físicos. Los cúbits son la unidad básica de información en una computadora cuántica, similar a los bits en una computadora clásica.
El equipo detrás del desarrollo del chip añadió que «Willow puede reducir los errores exponencialmente a medida que aumentamos la escala utilizando más cúbits», lo que sugiere que existirían versiones futuras más potentes.
Aplicaciones y desafíos
Aprovechan la mecánica cuántica para resolver problemas mucho más rápido que los ordenadores tradicionales. Este chip es el último desarrollo en un campo conocido como computación cuántica, que intenta utilizar los principios de la física de partículas para crear un nuevo tipo de computadora increblemente poderosa.
Se espera que los ordenadores cuánticos puedan llegar a utilizar esa capacidad para acelerar procesos complejos como la creación de nuevos medicamentos. Sin embargo, los expertos dicen que Willow es, por ahora, un dispositivo en gran parte experimental, lo que significa que una computadora cuántica lo suficientemente poderosa como para resolver una amplia gama de problemas del mundo real aún está a años (y a miles de millones de dólares) de distancia.
Pruebas y rendimiento
Para medir el rendimiento de Willow, se utilizó una prueba de referencia de muestreo aleatorio de circuitos (RCS). El muestreo RCS es un estándar generalizado que puede ejecutarse hoy en día en un ordenador cuántico. Se verifica si un ordenador cuántico es capaz de hacer algo que no se puede hacer con un ordenador clásico.
Impacto en la ciberseguridad
También se teme que se pueda utilizar para fines criminales, como romper algunos tipos de cifrado utilizados para proteger datos sensibles. En febrero, Apple anunció que el cifrado que protege los chats de iMessage se está haciendo «a prueba de cuántica» para evitar que los lean los potentes ordenadores cuánticos del futuro.
¿Afectará el cifrado utilizado en Bitcoin?
Tras conocerse la noticia de Willow, surgió la pregunta sobre si un ordenador cuántico lo suficientemente avanzado podría romper los esquemas de criptografía de Bitcoin. La computación cuántica, y el chip Willow de Google, podrían afectar a Bitcoin de varias maneras teóricas debido a su capacidad para realizar cálculos extremadamente complejos a velocidades mucho mayores que las computadoras clásicas.
Bitcoin utiliza criptografía para garantizar la seguridad de las transacciones y la propiedad de los activos. El algoritmo empleado para efectuar la firma digital de las operaciones en su red es el ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm). La seguridad de ECDSA se basa en la dificultad de resolver el problema matemático de la clave privada a partir de la clave pública, que es extremadamente difícil de comprometer para las computadoras clásicas.
La red Bitcoin utiliza el algoritmo de minería SHA-256 (Secure Hash Algorithm). Su seguridad se funda en la dificultad de encontrar colisiones (dos entradas diferentes que producen el mismo hash).
Los algoritmos cuánticos, como Shor, pueden factorizar números grandes de manera eficiente. Esto significa que un atacante hipotético, mediante ordenadores cuánticos, podría romper el algoritmo ECDSA utilizado para generar las claves privadas de Bitcoin. Si esto ocurriera, dicho atacante podría obtener las claves privadas y firmar transacciones en nombre de los usuarios sin su consentimiento.
Adicionalmente, y en términos teóricos también, los avances en computación cuántica podrían acelerar el proceso de minería de Bitcoin. Usando el algoritmo Grover, un ordenador cuántico podría reducir el tiempo necesario para encontrar soluciones válidas en SHA-256, otorgando ventajas desproporcionadas a los mineros cuánticos.
Este algoritmo podría agilizar la búsqueda en bases de datos no ordenadas, lo que disminuiría significativamente la seguridad de las funciones hash como SHA-235. Los mineros cuánticos podrían resolver los problemas de minería más rápido, obteniendo recompensas de bloque con mayor frecuencia que los mineros clásicos.
Sin embargo, el riesgo cuántico es una preocupación a largo plazo que podría mitigarse con actualizaciones a algoritmos resistentes a la computación cuántica. Por ejemplo, tras conocerse la noticia de Willow, analistas sugirieron que «cualquier amenaza práctica para Bitcoin parece estar a décadas de distancia» con la computación cuántica.
En este sentido, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE.UU. ya ha aprobado propuestas de criptografía post-cuántica, un cifrado que no se rompería incluso con ordenadores cuánticos mucho más grandes que los que podemos construir actualmente.