Esta es la tercera y última entrega de la serie de artículos dedicados al fascinante mundo de los algoritmos, cifrados, claves, y combinaciones matemáticas que hacen de ésta disciplina del conocimiento tan interesante como absolutamente imprescindible en determinadas circunstancias de la historia (y en la actualidad) como hemos podido comprobar.

Vamos a analizar en este artículo las perspectivas a futuro en el momento tecnológico presente. Pero primero debemos preguntarnos y aclarar el concepto, lo cual es fundamental si queremos comprender mínimamente los principios en los que se basa esta nueva tecnología ¿Qué es la criptografía cuántica?, ciertamente la definición de Wikipedia me parece bastante aceptable para un nivel medio entendible por todos “Es la criptografía que utiliza principios de la mecánica cuántica para garantizar la absoluta confidencialidad de la información transmitida“.

En este caso la información viaja a través de los haces de luz que sirven como medio de comunicación en las transmisiones de datos por fibra óptica. Es decir, la información viaja a través de la luz en sus partículas, los fotones (si, como en Star Trek) si bien éstos pueden ser polarizados en determinadas posiciones viniendo a ser esto a groso modo la transpolación de los 1 y 0 de los sistemas binarios digitales que usamos con cables de cobre (transmisión electrónica), donde el medio de la onda portadora son señales a determinada frecuencia de reloj a través de un medio conductor metálico.

¿Y cuales son los principios de la mecánica cuántica? En concreto, la criptografía cuántica se basa en los cuatro principios únicos:

• Las partículas son inherentemente inciertas: Las partículas pueden existir simultáneamente en más de un lugar, o encontrarse en más de un estado de existencia al mismo tiempo, siendo imposible predecir su estado cuántico exacto. 
• Los fotones se pueden medir aleatoriamente en posiciones binarias: Los fotones, las partículas más pequeñas de luz, se pueden configurar para que tengan polaridades específicas, o espines, que pueden servir como una contraparte binaria para los unos y ceros de los sistemas computacionales clásicos. 
• No se puede medir un sistema cuántico sin alterarlo: Según las leyes de la física cuántica, el acto básico de medir o incluso observar un sistema cuántico siempre tendrá un efecto medible en ese sistema. 
• Las partículas pueden clonarse parcialmente, pero no totalmente: Aunque las propiedades de algunas partículas se pueden clonar, se considera que un clon al 100% es imposible.

Ahora bien, tenemos que contemplar distintos protocolos y sistemas de cifrado cuántico, en primer lugar tenemos el QKD, teorizado en 1984 por Charles H. Bennet que implementa el intercambio de claves cuánticas, este procedimiento solo se usa para producir y distribuir una clave, no para transmitir ningún dato de mensaje, para este otro propósito de transmisión cifrada se utiliza normalmente el algoritmo denominado “Libreta de un solo uso“, que consiste en emparejar el mensaje con una clave aleatoria o «libreta» igual de larga que el texto en claro y que sólo se utiliza una vez. La longitud de esta clave debe ser igual a la del mensaje, así cada bit del texto inicial se combina con otro bit de la clave realizando una suma modular. Este sistema fue inventado en 1917, si la clave es verdaderamente aleatoria, nunca se reutiliza y, por supuesto, se mantiene en secreto, se puede afirmar que el método de la libreta de un solo uso es indescifrable.

Se puede decir que la criptografía cuántica apareció en 1970, de la mano de Stephen Wiesner y su idea de codificación conjugada (estando trabajando en la Universidad de Columbia, Nueva York), pero no sería hasta 1984, prácticamente una década más tarde, basándose en este trabajo, cuando el amigo de Wiesner, Charles H. Bennett, del Centro de Investigación IBM y Gilles Brassard, de la Universidad de Montreal propusieron un método para la comunicación segura basado en los observables conjugados de Wiesner, en ese momento se publicaría el primer protocolo de cifrado cuántico, el denominado protocolo BB84 de Charles H. Bennett y Gilles Brassard, con el que se considera que nació la criptografía cuántica a un nivel funcional propiamente dicho.

Hay que destacar que Stephen Wiesner sentó las bases de varias de las ideas más importantes en la teoría de la información cuántica, incluyendo el dinero cuántico​, lo que llevó al concepto de la distribución de claves cuánticas, la multiplexación cuántica​ y la codificación superdensa. También trabajó en muchas diferentes empresas incipientes de Silicon Valley mientras que también durante los fines de semana trabajaba en una cooperativa de distribución de frutas y vegetales al igual que como topógrafo en el sector de la construcción.

En 1991, Artur Ekert introduciría un nuevo enfoque para la distribución de claves cuánticas basadas en el entrelazamiento cuántico con su protocolo E91 o EPR.

Otra de las ventajas de la criptografía cuántica añadida es que según uno de los principios de la mecánica cuántica permite conocer si alguien ha intentado interceptar el mensaje, puesto que al llegar este al destinatario, lo hará ya alterado y no coincidirá con el mensaje emitido, sin embargo ha sido a partir de 1990, cuando la criptografía de clave pública tradicional se ha visto amenazada por el desarrollo de algoritmos cuánticos y la velocidad de procesamiento de información, es por esto que la criptografía cuántica ha comenzado a recibir mucha más atención por las implicaciones de seguridad que implica.

Con esto acaba esta revisión completa de la historia de la criptografía desde sus orígenes hasta los últimos avances tecnológicos, un largo recorrido sin duda, no exento de sus polémicas, avances, retrocesos y ante todo, con la finalidad indiscutible de proteger lo que siempre ha sido mas valioso para el ser humano, la información.

-FIN-