El objetivo del presente trabajo de investigación, consiste en el desarrollo de una aplicación que sea capaz de simular el comportamiento de uno de los principales protocolos de criptografía cuántica desarrollados, el protocolo E91.Para lograr dicho objetivo fue fundamental una investigación exhaustiva de los principales conceptos, principios y teoremas de la mecánica cuántica, como además del estudio de otros protocolos de criptografía cuántica y su desarrollo en la actualidad.Con toda la información recopilada se procede al desarrollo de la aplicación, empezando por la definición de los requerimientos, luego se continúa con la implementación y las posteriores pruebas de la aplicación, que permite compilar todo el trabajo de análisis y diseño realizado.Los resultados obtenidos, demostraron las fortalezas y debilidades de la aplicación para la distribución segura de una clave final cuántica.Si bien este trabajo es principalmente de investigación, el desarrollo de la aplicación que simula el comportamiento del protocolo E91, es de carácter esencialmente demostrativo.
El objetivo del presente trabajo de investigación, consiste en el desarrollo de una aplicación que sea capaz de simular el comportamiento de uno de los principales protocolos de criptografía cuántica desarrollados, el protocolo E91.Para lograr dicho objetivo fue fundamental una investigación exhaustiva de los principales conceptos, principios y teoremas de la mecánica cuántica, como además del estudio de otros protocolos de criptografía cuántica y su desarrollo en la actualidad.Con toda la información recopilada se procede al desarrollo de la aplicación, empezando por la definición de los requerimientos, luego se continúa con la implementación y las posteriores pruebas de la aplicación, que permite compilar todo el trabajo de análisis y diseño realizado.Los resultados obtenidos, demostraron las fortalezas y debilidades de la aplicación para la distribución segura de una clave final cuántica.Si bien este trabajo es principalmente de investigación, el desarrollo de la aplicación que simula el comportamiento del protocolo E91, es de carácter esencialmente demostrativo.
RESUMEN El objetivo del presente trabajo de investigacion, consiste en el desarrollo de una aplicacion que sea capaz de simular el comportamiento de uno de los principales protocolos de criptografia cuantica desarrollados, el protocolo E91. Para lograr dicho objetivo fue fundamental una investigacion exhaustiva de los principales conceptos, principios y teoremas de la mecanica cuantica, como ademas del estudio de otros protocolos de criptografia cuantica y su desarrollo en la actualidad. Con toda la informacion recopilada se procede al desarrollo de la aplicacion, empezando por la definicion de los requerimientos, luego se continua con la implementacion y las posteriores pruebas de la aplicacion, que permite compilar todo el trabajo de analisis y diseno realizado. Los resultados obtenidos, demostraron las fortalezas y debilidades de la aplicacion para la distribucion segura de una clave final cuantica. Si bien este trabajo es principalmente de investigacion, el desarrollo de la aplicacion que simula el comportamiento del protocolo E91, es de caracter esencialmente demostrativo.Palabras clave: Mecanica cuantica, criptografia cuantica, protocolo cuantico E91, simulador E91, programacion distribuida, RMI.
La principal aplicación de la criptografía es la de proteger información para evitar que sea accesible a observadores no autorizados. Sin embargo, también tiene otras aplicaciones, por ejemplo verificar que un mensaje no haya sido modificado intencionadamente por un tercero, verificar que alguien es quien realmente dice ser, etc. El objetivo del presente trabajo es mostrar cómo la matemática juega un papel importante en la criptografía moderna y como ésta aprovecha los problemas difíciles (en el sentido computacional) que existen en la teoría de números para desarrollar protocolos criptográficos. Asimismo se menciona lo que pasaría con los protocolos criptográficos basados en la teoría de números si existiera una computadora cuántica.
El presente trabajo aborda el análisis de la criptografía cuántica aplicada a la seguridad de la información, con el propósito de fortalecer los mecanismos de protección en la transmisión de datos. La criptografía cuántica se fundamenta en las propiedades físicas de los fotones, cuyo cambio de estado permite detectar cualquier intento de interceptación, alertando simultáneamente al emisor y al receptor sobre la falta de seguridad del canal. La investigación adopta un enfoque cuantitativo, orientado a la interpretación de datos obtenidos mediante la observación, recolección bibliográfica y análisis de contenidos. El estudio se clasifica como descriptivo y de diseño no experimental, centrado en examinar las bases teóricas, el funcionamiento y las potenciales aplicaciones de la criptografía cuántica en los sistemas actuales de seguridad informática. Los resultados del análisis destacan que, aunque su implementación aún enfrenta desafíos técnicos y económicos, esta tecnología representa una de las propuestas más prometedoras para garantizar la confidencialidad y la integridad de la información frente al creciente poder de cómputo de los sistemas cuánticos. En conclusión, el trabajo evidencia que el desarrollo e investigación continua en criptografía cuántica permitirá construir entornos digitales más seguros, contribuyendo al fortalecimiento de la ciberseguridad y al avance del conocimiento científico en el campo de la ingeniería informática.
"La Criptografía Cuántica es un tipo de criptografía basada en propiedades de la mecánica cuántica, que sirve para distribuir claves de forma segura. No obstante, en las implementaciones físicas surgen algunos problemas de seguridad causados por los dispositivos que no cumplen con los requerimientos de los modelos teóricos. En este trabajo se presentan los fundamentos de la criptografía cuántica, desde los aspectos teóricos sobre los que se basa su seguridad y funcionamiento, hasta las principales implementaciones experimentales y los avances que se han logrado con cada una. Además, se hace un análisis de seguridad para cada una de estas implementaciones." -- Tomado del formato de documento de grado
La criptografía surge para atender las necesidades de la sociedad de contar con una forma fiable de proteger la información en diferentes áreas, pero la criptografía clásica se revela progresivamente más insegura ante la evolución tecnológica de nuestra capacidad computacional. La criptografía cuántica, por el contrario, está basada en los principios de la mecánica cuántica y es capaz de proporcionar seguridad incondicional en las comunicaciones, independientemente de la capacidad tecnológica de un posible atacante. Dentro del campo de las telecomunicaciones, la mayor parte de los esfuerzos experimentales realizados en los últimos años con vistas a una realización comercial de la criptografía cuántica se han volcado en las redes de fibra óptica, donde además la luz es el sistema cuántico más fácilmente manipulable para implementar las técnicas criptográficas cuánticas. El primer sistema de criptografía cuántica, el denominado BB84, fue propuesto hace treinta años, y su principal inconveniente era que sólo podían garantizar seguridad a distancias de transmisión relativamente cortas (en torno a 25-30 Km). Para mejorar estas prestaciones, en los últimos años se han propuesto diversas variaciones, como los basados en el uso de "decoy states", en el que el transmisor emite pulsos luminosos de diversas intensidades que elige de manera aleatoria. Esta técnica permite estimar mejor el comportamiento del canal y posibilita transmitir claves criptográficas secretas a distancias cercanas a los 200 Km, aunque los grandes bloques de datos que debía procesar limitaban su máxima velocidad de reloj posible. Posteriormente, los protocolos de ¿fase distribuida¿ podían superar las limitaciones antes mencionadas, aunque su seguridad incondicional únicamente ha sido probada a medias distancias (inferiores a los 100 Km). El objetivo de esta tesis es precisamente estudiar la seguridad de estas técnicas y obtener cotas superiores para su distancia máxima de transmisión. Para ello, se evalúa en detalle la seguridad del protocolo COW ("coherent one-way"), que es empleado por la mayoría de los dispositivos de criptografía cuántica comerciales, mediante el estudio de ataques secuenciales contra este protocolo. Este tipo de ataques mantiene la coherencia en los bloques de pulsos luminosos reenviados, impiden establecer correlaciones cuánticas entre los usuarios legítimos del sistema y, por tanto, no permiten la distribución de claves criptográficas secretas entre ellos. Esta metodología permite demostrar, por primera vez, que gran parte de las implementaciones experimentales recientes del COW a largas distancias son inseguras. Los resultados de esta tesis también ponen en seria duda la viabilidad de estos protocolos para lograr distancias de transmisión similares a las obtenidas, por ejemplo, con el sistema basado en "decoy states".
El presente trabajo de titulación aborda la aplicación de la computación cuántica en el ámbito de la seguridad criptográfica, mediante la implementación del simulador de circuitos cuánticos Qiskit Aer, con un esquema mínimo de autenticación, desafío y respuesta. El objetivo es analizar cómo los principios fundamentales de la mecánica cuántica pueden emplearse para validar la identidad de un usuario con un nivel de seguridad superior a los métodos clásicos. El estudio se fundamenta en fenómenos como la superposición, entrelazamiento, medición y el principio de indeterminación de Heisenberg en conjunto con la ley de la normalización. Asegurando que cualquier intento de observación o interferencia externa modifique el sistema, haciendo detectable la presencia de un intruso, tomando como respaldo las propiedades y leyes de la física dentro de la computación cuántica. En la primera sección, se estudian los sistemas criptográficos actuales con la finalidad de comparar con los métodos de encriptación cuántica. Para verificar las principales ventajas y cambios que se tiene en cada método. En la segunda sección, se procede a realizar pruebas mediante el simulador de circuitos cuánticos Qiskit, con la finalidad de realizar envíos para lograr una comunicación de datos de manera segura. En la tercera sección, se establece un umbral de decisión, para comparar los resultados de la encriptación cuántica frente a un escenario con un intruso dentro la comunicación con la finalidad de revisar la tasa de aciertos de ambos escenarios y sus porcentajes de aciertos. Finalmente, exponer los resultados simulados, demostrando el funcionamiento del enfoque cuántico, para fortalecer los mecanismos de la información direccionada a la seguridad criptográfica.