Computación cuántica: terror del sistema financiero

Sabiendo que toda la información financiera del mundo está basada en computadoras, ¿qué puede salir mal?

POR CHRISTIAN ECHARRI

Antes de abordar esta pregunta, tenemos que analizar algunos puntos intrínsecos al manejo de la información. Hoy en día todo es digital. Pero ¿qué significa ser digital?

El entorno que nos rodea es analógico. La brisa que nos da en el rostro, la luz solar que ilumina nuestras jornadas, los billetes de diferentes denominaciones que van y vienen, las ondas de radio que se propagan por el aire. En definitiva, el mundo es analógico. Los valores asociados a cada cosa, por ejemplo la temperatura o la velocidad de un objeto, varían de manera gradual y continua, pudiendo asumir infinitos valores intermedios.

Cuando hablamos de “infinitos”, nos ponemos serios, porque nuestros sistemas actuales de cálculo y procesamiento de datos no pueden manejar cantidades infinitas de información.

Por razones tecnológicas y de simplicidad, los seres humanos lograron adaptar el sistema binario (ceros y unos) a la electrónica (positivo y nulo) con lo cual se dio un gran salto, naciendo la era digital, en la que actualmente nos hallamos sumergidos.

Digitalizar algo es, en esencia, tomar esas muestras de datos infinitos y “recortarlos” de manera eficiente, para que cada valor corresponda a una combinación de ceros y unos que pueda ser interpretado por una computadora.

El sonido de un violín se propaga por el aire como una onda que nuestros oídos pueden identificar y disfrutar. Si a esa onda logramos “partirla” en segmentos y, de acuerdo con los picos y valles de la misma, le asignamos distintas combinaciones de ceros y unos, podemos “digitalizar” el sonido del violín, aunque en verdad estamos perdiendo en el proceso mucha información importante. Lo cierto es que cuando un reproductor digital ejecuta las notas digitalizadas, la mayoría de los oídos humanos logran interpretar que se trata de un violín.

Lo mismo ocurre con las fotografías, y estamos familiarizados con el término “pixelado”, que no es más que un defecto propio de la digitalización en el que se ha perdido mucha información digital de la imagen original analógica.

Con el tema de los números, la cosa es mucho más confiable, puesto que el sistema binario (ceros y unos) o “bits” puede ser fácilmente convertido al sistema decimal (el que manejamos habitualmente) y, por consiguiente, las contabilidades de las empresas y los valores digitales almacenados en los bancos representan fielmente lo que hay en sus bóvedas.

Ya metidos en el tema del mundo digital y sus bemoles, debemos ir un paso más para pensar cómo hacen estas instituciones bancarias para mantener todos esos datos bien seguros, lo cual es verdaderamente importante y fundamental.

Pues bien, existe una ciencia que se llama criptografía y no es más que matemática aplicada a la seguridad. Las famosas claves son en realidad parte del proceso criptográfico que hay detrás de cualquier transacción.

Para no enrollarnos mucho, diremos que las transacciones bancarias y, en general, todas aquellas en las que interviene dinero, están sujetas a un complejo mecanismo matemático que consiste en factorizar números primos grandes (de muchos dígitos) y, mediante un algoritmo, asociarlos para generar una clave pública y una privada que se comprueban en cada transacción.

Factorizar es descomponer un número en sus factores, de tal manera que multiplicándolos obtenemos el número original. Los factores primos son aquellos que pueden ser divisibles por 1 y por sí mismos. Hacer esto con números de 50 o 70 cifras no representa un problema para las computadoras actuales, pero cuando incrementamos la cantidad de cifras, el problema aumenta exponencialmente y el tiempo de resolución crece de minutos a horas, de horas a días y de días a años, en algunos casos.

Por ejemplo, el algoritmo RSA, que es el actualmente utilizado por el sistema financiero mundial, está basado en factorizaciones de números de 200 cifras y, para dar una idea de robustez, si una computadora actual de las más potentes intentara romper el código, tardaría alrededor de 55 años, lo que no es nada atractivo para un hacker.

Visto desde esta perspectiva, nuestras transacciones bancarias se encuentran bien seguras y por mucho tiempo, dado que, si bien las computadoras evolucionan, tienen un límite en su tecnología de fabricación, y, aunque pudiese duplicarse el poder de cálculo de aquí a cinco años, el algoritmo RSA podría añadir 3 dígitos más y, en lugar de 55 años, el sistema más poderoso tardaría más de 100 años en arribar a una solución.

Lo que sucede es que todas las computadoras, sea la marca o modelo que sea, operan de la misma manera elemental, analizando bit por bit de manera secuencial basadas en un programa o algoritmo. Mientras que la factorización implica un problema exponencial, nuestros sistemas digitales son siempre secuenciales y, sin importar la cantidad de memoria o potencia de cálculo que incorporemos a la computadora, ésta a la larga perderá la carrera.

Sabiendo esto, ¿por qué el sistema financiero mundial está nervioso? Bueno, la respuesta a eso yace en la física, más precisamente en la mecánica cuántica, materia que se viene abordando desde 1925 y que, a partir de la década de 1980, algunos científicos visionarios comenzaron a vislumbrar el poder aplicar a la ciencia de la computación.

La física cuántica tiene muchas sorpresas, tanto que los físicos quedaron desconcertados al sumergirse en este apasionante mundo. Las partículas elementales con lo que están compuestas todas las cosas se comportan de manera muy extraña a esos niveles subatómicos.

Un fotón, por ejemplo, se desplaza como una partícula y como una onda al mismo tiempo; solamente podremos determinar en qué “modo” se encuentra al observarlo.

A este fenómeno desconcertante se lo denomina “superposición cuántica” y algunos científicos lo están utilizando para resolver problemas “duros” que mediante la computación clásica no son posibles de afrontar.

Esto es así porque, debido a esa superposición, podemos echar mano (nuevamente) al sistema binario y no solo tener los valores 0 y 1 sino 0, 1 y ambos al mismo tiempo, lo que se denomina “qubit” o “bit cuántico”.

La computación cuántica vino a revolucionar a las ciencias de la información otorgándole el as en la manga que necesitaba para romper los preconceptos rígidos de la computación clásica.

Sin entrar mucho en detalle de cómo funciona un algoritmo cuántico, solo comentaré que, gracias a este fenómeno de la mecánica cuántica, los procesos escalan exponencialmente en potencia de cálculo.

Volviendo entonces al tema del algoritmo de seguridad RSA, en el que a medida que incrementamos la cantidad de dígitos a factorizar su complejidad escala exponencialmente y, en contrapartida, las computadoras escalaban secuencialmente, ahora podemos entender por qué el sistema financiero ve a la computación cuántica como el cuco detrás del closet, esperando para dar su zarpazo digital. Tranquilos, por el momento no existe ninguna computadora cuántica funcional, aunque sí existen algunos voluminosos experimentos de laboratorio que involucran a uno pocos qubits con los cuales se pueden probar, y de hecho se han probado ya, algunos algoritmos que marcaron gran diferencia en los tiempos de resolución.

El algoritmo de seguridad RSA por el momento está a salvo porque, para poder resolverlo de manera eficaz mediante computación cuántica, se necesitan más de 100 qubits y la verdad es que manejar partículas elementales entrelazadas es hasta el momento casi imposible con la tecnología actual.

Tiempo de factorización RSA

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A medida que incrementamos la cantidad de cifras a factorizar, el proceso aumenta en tiempo de manera exponencial, con 90 dígitos tardamos más de 18 horas en calcularlo.

La pregunta que queda en el aire es ¿cuánto tiempo faltará para poder tener una verdadera computadora cuántica? El reloj sigue corriendo, los científicos siguen trabajando, y el sistema financiero debería poner un ojo y anticiparse a lo que a mi juicio será una revolución en la forma de manejar la información del mundo que nos rodea.

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Una onda de sonido analógica puede descomponerse en segmentos y asignarle un valor de 0 o 1, lo que llamamos digitalizar.

 

 

 

1 Comment sobre "Computación cuántica: terror del sistema financiero"

  1. Muy interesante y complejo para la siguiente generacion

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