ūüá™ūüáł QSig: explorarando las oportunidades de la criptograf√≠a cu√°ntica

QSig: explorarando las oportunidades de la criptografía cuántica

Autor: Prof Alexander Russell - Investigador principal

Un nuevo acontecimiento que re√ļne a destacados acad√©micos e investigadores para construir un entendimiento com√ļn en una nueva era de la inform√°tica.

qsig

El 26 de enero de 2024, la Universidad de Edimburgo organizar√° QSig, un novedoso evento de investigaci√≥n que reunir√° a acad√©micos y expertos de la industria para explorar un campo apasionante y en desarrollo de la inform√°tica. El evento, que contar√° entre sus asistentes con el profesor Aggelos Kiayias, cient√≠fico jefe del IOG, y Justin Drake, de la Fundaci√≥n Ethereum, se centrar√° en las aplicaciones de la computaci√≥n cu√°ntica a la criptograf√≠a, la ciencia blockchain y la tecnolog√≠a financiera. QSig se inspira en los recientes descubrimientos de nuevas primitivas criptogr√°ficas posibilitadas espec√≠ficamente por las tecnolog√≠as cu√°nticas. Entre otras apasionantes aplicaciones, abordan antiguos retos en el dise√Īo y la seguridad de las cadenas de bloques.

La computaci√≥n cu√°ntica fue reconocida inicialmente como una ciencia para el estudio de sistemas cu√°nticos complejos a trav√©s de la simulaci√≥n. La idea era que los ordenadores cu√°nticos servir√≠an para crear una ciencia de la simulaci√≥n cu√°ntica, similar a la teor√≠a y la pr√°ctica de la simulaci√≥n cl√°sica (es decir, no cu√°ntica), que tanto √©xito ha tenido. Sin embargo, un inesperado avance de Peter Shor en 1994 estableci√≥ que la computaci√≥n cu√°ntica -cuando finalmente se haga realidad- proporcionar√° una extraordinaria ventaja sobre los problemas computacionales puramente cl√°sicos que surgen en la teor√≠a de n√ļmeros. Una consecuencia bien conocida es que los ordenadores cu√°nticos escalables romper√°n muchos de nuestros actuales caballos de batalla criptogr√°ficos, como el cifrado RSA y las firmas DSA.

Una rica veta de investigación

La investigaci√≥n de las √ļltimas d√©cadas ha revelado una relaci√≥n a√ļn m√°s rica entre la computaci√≥n cu√°ntica y la criptograf√≠a de lo que suger√≠an estos primeros resultados. Una avalancha de avances recientes en el campo de los protocolos mejorados cu√°nticamente ha sugerido nuevas y emocionantes formas en las que las tecnolog√≠as financieras pueden beneficiarse potencialmente de la tecnolog√≠a cu√°ntica.

En concreto, ahora comprendemos que hay primitivas criptogr√°ficas naturales que son sencillamente imposibles de construir en el entorno cl√°sico, pero que la computaci√≥n cu√°ntica permite de forma espectacular. Entre ellas se encuentran esquemas de distribuci√≥n de claves cu√°nticas perfectamente seguros, t√©cnicas de cifrado que permiten a un destinatario ‚Äúdemostrar que ha borrado un texto cifrado‚ÄĚ y esquemas de firma de un solo paso con claves privadas que se ‚Äúautodestruyen‚ÄĚ. Un aspecto poco intuitivo pero fundamental de la f√≠sica cu√°ntica es esencial para estos nuevos y extraordinarios mecanismos: en general, los estados cu√°nticos no pueden duplicarse. A un nivel m√°s abstracto, este ‚Äúteorema de no clonaci√≥n‚ÄĚ articula una sorprendente diferencia entre la informaci√≥n cl√°sica y la cu√°ntica. El simple acto de copiar informaci√≥n, trivial en el entorno cl√°sico, est√° prohibido por las leyes f√≠sicas b√°sicas que rigen los estados cu√°nticos.

Para destacar la relevancia de estas nuevas herramientas criptogr√°ficas en el contexto de la ciencia de las cadenas de bloques, volvamos al tercer ejemplo mencionado anteriormente: los esquemas de firma de ‚Äúun solo disparo‚ÄĚ. En principio, estos esquemas de firma cu√°ntica abordan de forma exhaustiva la amenaza bien estudiada de los ataques de largo alcance en las cadenas de bloques de prueba con un notable dispositivo algor√≠tmico. Cada vez que se firma un mensaje, se destruye la clave (cu√°ntica) utilizada para generar la firma (cl√°sica) y, al mismo tiempo, se genera una nueva clave (cu√°ntica) para firmar el siguiente mensaje. Adem√°s, aunque la nueva clave puede utilizarse para una firma futura, no puede utilizarse para recuperar claves antiguas. Los lectores reconocer√°n esto como una realizaci√≥n ideal de la noci√≥n cl√°sica de ‚Äúseguridad hacia delante‚ÄĚ, que exige una evoluci√≥n peri√≥dica de las claves (cl√°sicas) con el requisito expl√≠cito de que se borren las claves caducadas. Esto garantiza que los mensajes antiguos no puedan revisarse y firmarse aunque se revelen claves futuras. En este sentido, las firmas ‚Äúone-shot‚ÄĚ aprovechan la teor√≠a cu√°ntica de la informaci√≥n para producir firmas seguras hacia adelante que no requieren ninguna suposici√≥n adicional de borrado.

Exploración y optimización

La promesa de este nuevo g√©nero de herramientas criptogr√°ficas se complica por el impredecible calendario de desarrollo de una computaci√≥n y comunicaci√≥n cu√°nticas robustas y escalables. A pesar de los impresionantes avances de la ingenier√≠a, cabe esperar que los dispositivos cu√°nticos disponibles a corto plazo presentan delicadas compensaciones en t√©rminos de tama√Īo de memoria, duraci√≥n de los c√°lculos, tiempos de almacenamiento y precisi√≥n. Estas consideraciones exigen una dimensi√≥n adicional de exploraci√≥n y optimizaci√≥n por parte de las nuevas construcciones criptogr√°ficas. En concreto, es probable que las cuestiones de eficiencia, espec√≠ficamente las relacionadas con los aspectos computacionales que requieren dispositivos cu√°nticos, desempe√Īen un papel m√°s importante a la hora de determinar la viabilidad pr√°ctica. Desde esta perspectiva, las firmas de un solo disparo tienen otra caracter√≠stica destacable: mientras que la firma y el almacenamiento de claves requieren un ordenador cu√°ntico, las propias firmas son mensajes puramente cl√°sicos verificables por medios puramente cl√°sicos.

Para concluir, QSig explorar√° el poder de la criptograf√≠a cu√°ntica, las perspectivas y los retos que plantean los dispositivos cu√°nticos a medio plazo, y la relevancia directa de √©stos para la ciencia del blockchain y la tecnolog√≠a financiera. ¬ŅEl objetivo? Contribuir a la investigaci√≥n futura que, en √ļltima instancia, resolver√° las cuestiones pendientes antes de que las tecnolog√≠as financieras mejoradas por la cu√°ntica se hagan realidad.

El evento QSig (patrocinado por Input Output, la Fundación Cardano y la Fundación Ethereum) tendrá lugar el 26 de enero de 2024. Para más información sobre el evento, también puedes ver este reciente vídeo de Charles Hoskinson.


Traducci√≥n al Espa√Īol :es: por Mart√≠n Ungar @LatinStakePools
Texto original: https://iohk.io/en/blog/posts/2024/01/19/qsig-exploring-opportunities-in-quantum-cryptography/