Criptografía cuántica

Hace tiempo oí una entrevista muy interesante sobre óptica y criptografía cuántica en https://www.ivoox.com/optica-cuantica-criptografia-cuantica-prof-audios-mp3_rf_11291358_1.html.

El concepto es muy interesante e intentaré resumirlo con términos más mundanos, al fin y al cabo, no soy físico. Espero no interpretarlo mal y que los físicos perdonen mis lindezas.

Criptografía

La criptografía es la técnica que consigue cifrar o codificar información para que terceras personas no puedan leerla.

La idea es muy básica, por un lado, tenemos a una persona que llamaremos transmisor que pretende emitir o enviar un mensaje a otra persona que llamaremos receptor, pero con la intención de que nadie, distinto al transmisor o al receptor pueda leerla.

Una solución rápida podría ser la de alterar los caracteres del alfabeto de tal forma que solo las dos partes implicadas sepan su orden correcto. Por ejemplo, cambiamos las A por B, las C por J, etc. Con esto lo que tendríamos es una lista o libro de códigos. El problema es que la existencia de este libro hace poco seguro el método ya que podríamos perderlo, además existen técnicas criptográficas que conseguirían, en un reducido periodo de tiempo, la obtención de dichos códigos en base a palabras más frecuentes en nuestro lenguaje, fuerza bruta, etc.

En resumen, la criptografía tiene como objetivo principal transmitir mensajes secretos o al menos ser capaz de detectar la lectura indebida de la información por una persona no autorizada y de esta forma dejar de transmitir.

Teoría o mecánica cuántica

Por otro la mecánica cuántica (intenta) describir en qué estado se encuentran los elementos fundamentales de la materia. En el modelo clásico, la materia se compone de átomos, y estos a su vez se componen tanto de partículas compuestas como por ejemplo el núcleo, como de partículas elementales como los electrones. La mecánica cuántica se centra en elementos de dimensiones muy reducidas y que son difíciles de medir. De hecho, la mayoría de los cálculos son probabilísticos (cálculos matemáticos aproximados en función de parámetros observados).

Una de las dificultades que existe a la hora de medir estos elementos se origina por el mero hecho de medir. El problema principal es que, si queremos “ver” por ejemplo la posición de un elemento, debemos proyectarle luz, pero esa luz a su vez contiene partículas como fotones que deberán golpear el objeto a medir y que por tanto lo perturbarán introduciendo una cierta incertidumbre o valor desconocido.

Fotones

Un fotón, es una partícula elemental, esto quiere decir a grandes rasgos, que es un elemento que no está compuesto por otros elementos.

Esta partícula tiene una energía que viene definida por su longitud de onda. Para hacernos una idea, estos fotones se mueven, pero no lo hacen exactamente en línea recta, sino que vibran en modo de ondas (olas) que suben y bajan. Estas ondas se desplazan hacia adelante haciendo que el fotón se mueva. La longitud de onda es ese movimiento hacia arriba y hacia abajo que hace que el fotón se mueva más deprisa o más despacio.

Esta onda produce 2 efectos en nuestro organismo, por un lado, genera calor y por otro color.

¿Color?

Sí. Por ejemplo, nuestros ojos son capaces de percibir la energía de los fotones y traducirlos a un color, de hecho la CIE (Comisión Internationale de l’Eclairage) fijó en 1931 los colores primarios en:

• Azul: 435,8 nm (nanómetros)
• Verde: 546,1 nm
• Rojo: 700 nm

Por cierto, ¿Sebes que todo lo que ves no es exactamente de ese color? A nuestros ojos llegan los fotones rebotados o filtrados por los objetos y por tanto lo que realmente vemos son aquellas longitudes de ondas que son “despreciadas” o no absorbidas por la superficie observable. (qué curioso)

Criptografía cuántica.

Los experimentos que están llevando a cabo tienen varias líneas de trabajo, y entre ellas se encuentra la criptografía. Por lo explicado en la entrevista, han conseguido dividir los fotones en dos partículas y que tienen:

• La misma carga energética que la partícula original si sumamos sus partes.
• Las mismas propiedades fundamentales. Esto viene a decir que sus momentos angulares, posición, etc. son iguales.

En este punto de la entrevista no queda claro cuál sería el siguiente paso, ya que enviar una parte a un emisor y otro a un receptor no tiene sentido puesto que siempre es el emisor el que realiza el envío y por tanto conoce el mensaje. Pero puestos a deducir, supongo que, si se es capaz de dividir el fotón en una frecuencia determinada y variable, sería “sencillo” enviar mensajes que, aunque no están codificados (al uso) si serán difíciles de capturar.

De hecho, el problema del hombre en el medio, que es uno de los objetivos a evitar, estaría resuelto gracias al principio de incertidumbre. En el momento que ese ente intermedio consulte el dato, habrá introducido una perturbación en la señal que producirá muchos errores en la comunicación, forzando la desconexión y por tanto evitando la lectura completa del mensaje.

Quizás este sea el futuro de las comunicaciones, quien sabe. Eso sí, es tremendamente interesante ver hasta dónde llega el ingenio humano por superarnos continuamente.