Garantizando Seguridad y Privacidad: Nuevo Avance Cuántico Podría Beneficiar a Millones de Personas

El proceso permite que un usuario remoto (derecha) acceda a una computadora cuántica en la nube (izquierda) con total seguridad. Crédito: Helene Hainzer, Física de la Universidad de Oxford.

Un reciente avance que garantiza la seguridad y la privacidad realizado por físicos de la Universidad de Oxford podría permitir a millones de personas y empresas aprovechar las capacidades de la computación cuántica de próxima generación. Este avance promete desbloquear el potencial transformador de la computación cuántica basada en la nube y se detalla en un nuevo estudio publicado en la influyente revista científica estadounidense Physical Review Letters.

Profesor David Lucas, co-director del equipo de investigación de Física de la Universidad de Oxford y científico principal en el Hub de Computación y Simulación Cuántica del Reino Unido. Crédito: Martin Small.

La computación cuántica se está desarrollando rápidamente, allanando el camino para nuevas aplicaciones que podrían transformar servicios en muchas áreas como la salud y los servicios financieros. Funciona de una manera fundamentalmente diferente a la informática convencional y es potencialmente mucho más poderosa. Sin embargo, actualmente requiere condiciones controladas para mantenerse estable y existen preocupaciones en torno a la autenticidad de los datos y la efectividad de los sistemas actuales de seguridad y cifrado.

Varios proveedores líderes de servicios basados en la nube, como Google, Amazon e IBM, ya ofrecen por separado algunos elementos de la computación cuántica. Salvaguardar la privacidad y la seguridad de los datos de los clientes es un precursor vital para aumentar y expandir su uso y para el desarrollo de nuevas aplicaciones a medida que avanza la tecnología. El nuevo estudio de investigadores de Física de la Universidad de Oxford aborda estos desafíos.

“Hemos demostrado por primera vez que la computación cuántica en la nube se puede acceder de manera escalable y práctica, lo que también brindará a las personas una seguridad y privacidad de datos completa, además de la capacidad de verificar su autenticidad”, dijo el profesor David Lucas, quien es co-director del equipo de investigación de Física de la Universidad de Oxford y es el científico principal en el Hub de Computación y Simulación Cuántica del Reino Unido, dirigido desde la Física de la Universidad de Oxford.

Experimentos sobre computación cuántica en la instalación de Beecroft, Física de la Universidad de Oxford. Crédito: David Nadlinger, Física de la Universidad de Oxford.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizan un enfoque denominado "computación cuántica ciega", que conecta dos entidades de computación cuántica totalmente separadas, potencialmente un individuo en casa o en una oficina accediendo a un servidor en la nube, de una manera completamente segura. Es importante destacar que sus nuevos métodos podrían ampliarse a cálculos cuánticos grandes.

Peter Drmota, autor del nuevo estudio que lideró los experimentos en computación cuántica ciega en la Física de la Universidad de Oxford. Crédito: Martin Small.

“Usando computación cuántica ciega, los clientes pueden acceder a computadoras cuánticas remotas para procesar datos confidenciales con algoritmos secretos e incluso verificar que los resultados son correctos, sin revelar ninguna información útil. Realizar este concepto es un gran paso adelante tanto en la computación cuántica como en mantener segura nuestra información en línea”, dijo el líder del estudio, el Dr. Peter Drmota, de la Física de la Universidad de Oxford.

Los investigadores crearon un sistema que comprende un enlace de red de fibra entre un servidor de computación cuántica y un dispositivo simple que detecta fotones, o partículas de luz, en una computadora independiente que accede de forma remota a sus servicios en la nube. Esto permite la llamada computación cuántica ciega a través de una red. Cada cálculo incurre en una corrección que se debe aplicar a todos los que siguen y necesita información en tiempo real para cumplir con el algoritmo. Los investigadores utilizaron una combinación única de memoria cuántica y fotones para lograr esto.

“Nunca en la historia se han debatido más urgentemente los problemas relacionados con la privacidad de los datos y el código que en la era actual de la computación en la nube y la inteligencia artificial”, dijo el profesor David Lucas. “A medida que las computadoras cuánticas se vuelven más capaces, las personas buscarán usarlas con total seguridad y privacidad en las redes, y nuestros nuevos resultados marcan un cambio en la capacidad en este sentido”.

Los resultados podrían conducir finalmente al desarrollo comercial de dispositivos para conectar a las laptops, para proteger los datos cuando las personas usan servicios de computación en la nube cuántica.

Los investigadores que exploran la computación y las tecnologías cuánticas en la Física de la Universidad de Oxford tienen acceso a las instalaciones del laboratorio Beecroft de última generación, construido especialmente para crear condiciones estables y seguras, incluyendo la eliminación de la vibración.

Referencia: “Verifiable Blind Quantum Computing with Trapped Ions and Single Photons” por P. Drmota, D. P. Nadlinger, D. Main, B. C. Nichol, E. M. Ainley, D. Leichtle, A. Mantri, E. Kashefi, R. Srinivas, G. Araneda, C. J. Ballance y D. M. Lucas, 10 de abril de 2024, Physical Review Letters. DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.150604

Funding for the research came from the UK Quantum Computing and Simulation (QCS) Hub, with scientists from the UK National Quantum Computing Centre, the Paris-Sorbonne University, the University of Edinburgh, and the University of Maryland, collaborating on the work.