Un algoritmo de encriptación de grado militar ha sido, según reportes, hackeado por investigadores chinos utilizando una computadora cuántica D-Wave. Esto se considera el primer ataque cuántico exitoso contra algoritmos de encriptación de uso extendido. Este tipo de hackeo representa una amenaza considerable para sectores como el militar y financiero.
El sistema D-Wave Advantage, inicialmente diseñado para usos no criptográficos, logró vulnerar algoritmos con estructura de Red de Sustitución-Permutación (SPN).
Aunque aún no se han descifrado códigos específicos, este avance representa una amenaza temprana de gran relevancia.
Efecto de túnel cuántico
Los investigadores mencionaron que el progreso en el uso de diversas computadoras cuánticas para atacar el RSA ha sido lento.
En comparación con las limitaciones de tecnologías clave como los códigos de corrección de errores en computadoras cuánticas universales, el desarrollo teórico y de hardware de las computadoras cuánticas D-Wave muestra una trayectoria de crecimiento estable, según los investigadores.
La computación cuántica especial de D-Wave tiene un efecto de túnel cuántico único que le permite evitar extremos locales en los que los algoritmos tradicionales suelen quedar atrapados. Se puede considerar una clase de algoritmos de inteligencia artificial con capacidad de búsqueda de optimización global, según los investigadores.
Los investigadores introdujeron dos enfoques técnicos basados en el algoritmo de recocido cuántico, utilizando un algoritmo puramente cuántico y una combinación de recocido cuántico con algoritmos clásicos para implementar ataques a la criptografía de clave pública RSA (factorización del gran número entero NFpq).
Uno de los enfoques es convertir el método matemático del ataque criptográfico en un problema de optimización combinatoria o de búsqueda en un espacio exponencial, resuelto mediante el modelo Ising o el modelo QUBO.
“Proponemos un modelo de optimización avanzado para tablas de multiplicación y establecemos una nueva fórmula de reducción de dimensionalidad para ahorrar recursos de cúbit y mejorar la estabilidad del modelo Ising. Además, descomponemos un número entero de dos millones de dígitos, 2 269 753, utilizando D-Wave Advantage,” indicaron los investigadores en el estudio.
El algoritmo de recocido cuántico funciona como guiar una bola
Publicado en la Revista China de Computadoras, el segundo enfoque de la investigación se basa en el algoritmo de recocido cuántico, fusionado con métodos matemáticos de ataques criptográficos para optimizar componentes de encriptación. El algoritmo de reducción de retículos clásico se integra de forma sinérgica con el algoritmo Schnorr.
El algoritmo de recocido cuántico se incorpora, y la dirección de redondeo del algoritmo Babai se ajusta aprovechando el efecto de túnel cuántico para una determinación precisa de vectores, según los investigadores.
“Aprovechando las capacidades de aceleración exponencial de la computación cuántica, abordamos el desafío calculando dos direcciones redondeadas para soluciones en cada bit de un retículo de N dimensiones. Esto permite una búsqueda en el espacio de soluciones exponencial, algo que está fuera del alcance de los métodos de computación tradicionales,” dijeron los investigadores.
El algoritmo de recocido cuántico funciona como guiar una bola para encontrar el punto más bajo en un terreno con colinas y valles. Los algoritmos tradicionales exploran cada posible camino en este terreno, haciendo que la bola suba y baje repetidamente, algo similar a los cambios de temperatura durante el recocido, reportó SCMP.
Sin embargo, en el mundo cuántico, gracias al efecto de túnel cuántico, la bola puede directamente atravesar al punto más bajo. De este modo, el algoritmo de recocido cuántico puede acercarse rápidamente a la mejor solución general, según la publicación china.
