La física cuántica crea números perfectamente aleatorios para la criptografía y la seguridad

Crear una aleatoriedad perfecta es sorprendentemente difícil. Incluso los mejores generadores de números aleatorios modernos presentan pequeños errores sistemáticos que hacen que algunos números aparezcan con una frecuencia ligeramente mayor que otros. Para el uso cotidiano esto no supone un problema, pero en criptografía, incluso pequeños sesgos pueden generar vulnerabilidades de seguridad. Investigadores de la ETH Zúrich han demostrado cómo generar aleatoriedad perfecta mediante la física cuántica. Su trabajo, publicado en Nature, representa un importante avance.

Entrelazamiento cuántico

El método se denomina amplificación de la aleatoriedad y consiste en transformar números aleatorios ligeramente imperfectos en secuencias perfectamente aleatorias, cuya aleatoriedad puede demostrarse. En el centro del experimento se encuentran dos chips superconductores enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto. Cada chip contiene un cúbit o bit cuántico. Un tubo refrigerado de 30 metros de longitud conecta los chips. Los fotones de microondas viajan de un lado a otro dentro del tubo y crean entrelazamiento cuántico entre los dos cúbits.

Los investigadores hicieron que el tipo exacto de medición en los cúbits dependiera de números generados por un generador aleatorio simple e imperfecto. Luego aplicaron un algoritmo matemático especial a los resultados de la medición. Este proceso extrae y amplifica la aleatoriedad de manera que la secuencia final de ceros y unos sea perfectamente aleatoria.

Cómo funciona la configuración cuántica

La separación de 30 metros garantiza que, incluso a la velocidad de la luz, no se transmita información entre los cúbits durante la medición. Esto evita cualquier influencia oculta que pudiera alterar la aleatoriedad. La prueba de Bell mejorada utilizada en el experimento confirma que el entrelazamiento es genuino y de alta calidad, a la vez que genera datos con la suficiente rapidez para su uso práctico.

Los números aleatorios finales están certificados como perfectos y seguirán siéndolo independientemente de los métodos de análisis que se inventen en el futuro.

A largo plazo, esta tecnología podría servir como una fuente fiable de aleatoriedad, al igual que los relojes atómicos sirven como fuentes fiables de tiempo. Podría reforzar el cifrado de comunicaciones sensibles, identidades digitales, loterías, sistemas blockchain y futuras redes cuánticas seguras. La seguridad de estos sistemas depende por completo de la calidad de los números aleatorios que utilizan.

Fuente: Levante - EMV