Las ciencias que se relacionan con la informática, ya sea en el procesamiento electrónico de datos, o su almacenamiento en grandes volúmenes y la transmisión de esa información por redes que dan la vuelta al mundo casi instantáneamente, se preparan para dar un salto cualitativo y cuantitativo de grandes dimensiones. El desarrollo de sistemas de cómputo basados en la mecánica cuántica así nos lo promete. El computo cuántico será la nueva revolución industrial de este incipiente siglo, algunas grandes compañías se han decantado por esta nueva tecnología que promete solucionar los cuellos de botella que se presentan por el manejo y análisis de este gran volumen de datos (Big Data). Investigaciones realizadas indican que es posible, aunque al parecer los costos de operación y desarrollo indiquen lo contrario. Veamos las características del equipo que se oferta actualmente en el mercado y los avances que se han logrado en este campo, además del lenguaje de programación para simular la programación cuántica; este es el caso del Q# (Q Sharp de Microsoft). Este lenguaje nos lleva ya a poder enfrentar soluciones complejas intratables en la programación convencional, y nos prepara para la programación de muy alto rendimiento que es la programación cuántica.
El avance de la tecnología no se detiene jamás sino que, por el contrario, cada vez manifiesta signos de evolución en menores tiempos. El computador es el vehículo a través del cual se puede acceder a la información y herramientas digitales y, como sucede en la industria automotriz, existen diversos modelos de ordenador que expresan visiblemente su potencial particular a partir de la velocidad de procesamiento. No obstante, se desarrollan soluciones que proponen cambiar la mentalidad sobre el uso de las máquinas informáticas, para mejorar aún más el ambiente y los procesos de trabajo.
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.
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.