El enemigo a las puertas: avances en criptografía clásica para un mundo cuántico

María Aurora Molina Vilchis, Ramón Silva‐Ortigoza, Eleazar Bracho Molina

Samuel Lopera Torres, Daniel Sierra Sosa, Juan Guillermo Lalinde Pulido

La fusión de la computación cuántica con el aprendizaje automático está allanando el camino para el Aprendizaje Automático Cuántico (QML, por sus siglas en inglés), un campo con el potencial de redefinir las capacidades computacionales en sectores como la criptografía, el descubrimiento de fármacos y las finanzas. En el núcleo de QML se encuentra la codificación de datos clásicos en estados cuánticos, una tarea tanto fundamental como compleja. El proceso de codificación permite representar la información clásica aprovechando las propiedades únicas de los sistemas cuánticos, como la superposición y el entrelazamiento, lo que facilita la ejecución de tareas intensivas en computación con una rapidez y eficiencia potencialmente sin precedentes.

Diego Alejandro Guzman Arellano, Gonzalo Fabian Barrionuevo Escobar, John Edwin Zhumi +3 more

La criptografía cuántica emerge como un paradigma disruptivo en la seguridad informática, aprovechando los principios de la mecánica cuántica, como el entrelazamiento, la superposición y la no clonación, para garantizar confidencialidad y autenticación incondicional frente a amenazas clásicas y cuánticas. Este artículo explora los fundamentos matemáticos que sustentan los protocolos cuánticos (e.g., BB84, E91 y QHE), analizando su resistencia teórica frente a ataques basados en el algoritmo de Shor y la computación cuántica. Mediante una metodología dual (revisión sistemática de literatura y modelado teórico), se evalúan las limitaciones prácticas de implementación, como la decoherencia, los ataques por canales laterales y la escalabilidad en redes de distribución cuántica de claves (QKD). Los resultados destacan que, aunque protocolos como la criptografía homomórfica cuántica (QHE) y las redes de repetidores cuánticos prometen seguridad incluso en entornos con dispositivos realistas, su eficiencia depende críticamente de avances en óptica integrada y corrección de errores cuánticos. Asimismo, se discute el papel de la criptografía poscuántica (lattices, códigos basados en hash) como puente transicional ante la inminente obsolescencia de sistemas clásicos como RSA y ECC. La conclusión subraya la urgencia de estandarizar marcos híbridos (cuántico-clásicos) y políticas de migración, respaldados por colaboraciones globales, para asegurar infraestructuras críticas en la era cuántica. Este trabajo sintetiza el estado del arte, identificando brechas tecnológicas y proponiendo direcciones futuras para una adopción práctica y segura.

Adán Cabello Quintero

Fernández Osle, Guillermo

En este trabajo de fin de grado se propone una implementación del algoritmo Federal Information Processing Standards (FIPS) 203 creado por el National Institute of Standards and Technology (NIST) para crear un canal de comunicaciones entre dispositivos con bajas capacidades de cómputo, resistente a ataques originados por computadores cuánticos. El documento introduce al lector en el mundo de las comunicaciones, analizando aspectos como la seguridad de la información y la criptografía, para exponer los problemas actuales y la motivación para mitigarlos. Posteriormente, se presenta el estado del arte sobre los fundamentos de la computación cuántica, la criptografía, la seguridad en las comunicaciones y una evaluación comparativa de plataformas de pruebas. En el desarrollo del proyecto, se plantea una solución para proteger dispositivos con recursos limitados frente a ataques basados en el uso de computadores cuánticos. Se plantea de un entorno inicial con máquinas virtuales para, posteriormente, analizar dispositivos más limitados, estudiar sus resultados y diseñar e implementar un protocolo cliente-servidor que permita decidir el nivel de seguridad óptimo en función de la capacidad de cómputo, gracias a un algoritmo de decisión adaptativo.

Carlos Manuel López Muñoz