Tendencias21

Números aleatorios en tiempo real para cifrar las comunicaciones

Un equipo del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona, en colaboración con la Politécnica de Valencia y otros centros, ha diseñado un generador de números aleatorios para el cifrado de las comunicaciones, basado en las propiedades cuánticas de la luz, y que por tanto es ‘realmente’ aleatorio. Es capaz de producir números en tiempo real y con un tamaño suficientemente pequeño como para ir incorporado en los dispositivos móviles. Por Carlos Gómez Abajo.

Números aleatorios en tiempo real para cifrar las comunicaciones

Los generadores de números aleatorios son cruciales para el cifrado que protege nuestra privacidad y seguridad cuando realizamos transacciones digitales, como comprar productos en línea o retirar efectivo de un cajero automático.

Por primera vez, ingenieros del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona han desarrollado un rápido generador de números aleatorios basado en un proceso de mecánica cuántica que podría ofrecer las claves de cifrado más seguras del mundo en un paquete lo suficientemente pequeño para utilizarlo en un dispositivo móvil.

El trabajo es un esfuerzo multi-institucional que incluye a investigadores del ICFO, la Universidad Politécnica de Valencia -miembro del ecosistema de innovación Global ImasT-, la Institució Catalana de Recerca i Estudios Avanzados (ICREA), y la empresa VLC Photonicsspin-off de la UPV-, todas de España, así como el Politécnico de Milán (Italia).
 
En la revista de The Optical Society of America, Optica, los investigadores describen su dispositivo totalmente integrado para la generación de números aleatorios. El nuevo trabajo representa un avance fundamental en el camino hacia la incorporación de generadores de números aleatorios basados ​​en cuántica en los ordenadores, tabletas y teléfonos móviles.
 
«Hemos conseguido poner tecnología base que se ha utilizado en experimentos científicos de alto perfil en un paquete que podría ser utilizado comercialmente», dice en la nota de prensa de la OSA el primer autor del artículo, Carles Abellán, estudiante de doctorado en el ICFO (adscrito al Instituto de de Ciencia y Tecnología de Barcelona). «Este es probablemente sólo un ejemplo de las tecnologías cuánticas que pronto estarán disponibles para su uso en productos comerciales reales. Es un gran paso adelante en cuanto a integración se refiere».
 
El nuevo dispositivo funciona a velocidades del orden de gigabits por segundo, suficientemente rápido para el cifrado en tiempo real de los datos de comunicaciones, como llamadas por vídeo o por voz, o para cifrar grandes cantidades de datos que viajan desde y hacia un servidor como los utilizados por las plataformas de redes sociales.

También podría encontrar uso para realizar predicciones del mercado de valores y simulaciones científicas complejas de procesos aleatorios, como las interacciones biológicas o las reacciones nucleares. El ICFO ha publicado un Libro Blanco sobre el dispositivo, presentando sus posibles aplicaciones comerciales.
 
Números aleatorios

Los generadores de números aleatorios utilizados en la actualidad se basan en algoritmos informáticos o en la aleatoriedad de los procesos físicos -esencialmente versiones complejas de tirar los dados una y otra vez para obtener números aleatorios. A pesar de que los números generados parecen ser aleatorios, saber cierta información, por ejemplo cuántos «dados» se están utilizando, puede permitir a los hackers deducir a veces los números, convirtiendo los datos protegidos en vulnerables a la piratería.
 
El nuevo dispositivo, sin embargo, genera números aleatorios basados ​​en las propiedades cuánticas de la luz, un proceso que es inherentemente aleatorio y por lo tanto imposible de predecir, por mucha cantidad de información que se conozca. Aunque otros investigadores han desarrollado generadores de números aleatorios cuánticos, todos ellos eran o más grandes o más lentos que el nuevo dispositivo.
 
«Hemos demostrado previamente que los procesos cuánticos que tienen lugar muestran aleatoriedad real», dice Valerio Pruneri, también del ICFO, que dirigió la colaboración. «En este nuevo trabajo, hemos hecho un gran avance tecnológico usando un nuevo diseño que incluye dos láseres que interfieren entre sí en un espacio confinado. Esto hace que el dispositivo sea más pequeño, manteniendo las mismas propiedades que se utilizaron en los últimos experimentos».

Los investigadores fueron capaces de producir un tren de pulsos con amplitudes casi iguales y fases aleatorias. Luego, con la ayuda de un interferómetro, fueron capaces de interferir los pulsos, generando pulsos de amplitud aleatoria, que se detectaron y se digitalizaron para producir la secuencia aleatoria de números.

Números aleatorios en tiempo real para cifrar las comunicaciones

El dispositivo

Los investigadores utilizaron tecnología de circuito fotónico integrado (PIC) para crear dos generadores de números cuánticos que en conjunto miden 6 x 2 milímetros. La tecnología PIC ofrece una manera de integrar componentes fotónicos -como los láseres y detectores utilizados por el nuevo generador aleatorio cuántico- en un chip con un tamaño reducido y bajo consumo de energía.

Y más importante, los dispositivos basados ​​en PIC puede integrarse con la electrónica tradicional, lo que podría permitir que el generador de números aleatorios sea utilizado en la electrónica necesaria para el cálculo o las comunicaciones.

«Hemos demostrado que las tecnologías cuánticas están al alcance práctico mediante la explotación de los PIC», dice Pruneri. «La generación cuántica de números aleatorios, así como la criptografía cuántica y otras tecnologías basadas en lo cuántico se beneficiarán de la tecnología basada en PIC, ya que permite construir productos comerciales e innovadores. La nuestra es una primera demostración».

En el estudio han participado también, informa el ICFO, su investigador Waldimar Amaya y el profesor Morgan Mitchell, así como David Doménech, Pascual Muñoz, y José Capmany, de VLC Photonics y la UPV, y Stefano Longhi, del Politécnico de Milán.

Referencia bibliográfica:

C. Abellan, W. Amaya, D. Domenech, P. Muñoz, J. Capmany, S. Longhi, M.W. Mitchell, V. Pruneri: A quantum entropy source on an InP photonic integrated circuit for random number generation. Optica (2016). DOI: 10.1364/OPTICA.000989

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Descubren una supertierra en la zona de habitabilidad de una estrella similar al Sol 29 enero, 2025
    Con una importante participación española, un equipo internacional de científicos ha descubierto una supertierra ubicada en la zona habitable de una estrella con características similares al Sol: este tipo de hallazgos son una verdadera “mina de oro” para los investigadores en ciencias planetarias, ya que les permite probar nuevas hipótesis en cuanto a la búsqueda […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿Von Braun predijo en 1948 que Elon (Musk) sería el gobernador de Marte? 29 enero, 2025
    Una conjetura iniciada en redes sociales sugiere que Wernher Von Braun, figura clave en el programa Apollo de la NASA, predijo hace más de 70 años que un tal Elon gobernaría una colonia humana en Marte. El fuerte impulso a la colonización de Marte por parte del empresario y ahora funcionario estadounidense Elon Musk y […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Extrañas luces fantasmales identificadas en Estados Unidos podrían estar ligadas a los terremotos 29 enero, 2025
    Misteriosas luces apreciadas durante décadas por los residentes de Summerville, en Carolina del Sur, finalmente podrían tener una explicación, vinculando las observaciones inusuales con los fenómenos sísmicos: se trataría de "luces de terremoto", un fenómeno aún no comprendido en profundidad, que está ligado con emisiones lumínicas que se producen en áreas con intensa actividad sísmica […]
    Redacción T21
  • Crean un ratón con dos progenitores masculinos que vive hasta la edad adulta 28 enero, 2025
    Utilizando ingeniería de células madre embrionarias, un equipo científico logró crear un ratón bipaternal, o sea con dos progenitores masculinos, que vivió hasta la edad adulta. Los resultados muestran cómo la selección de un conjunto concreto de genes puede hacer posible la reproducción unisexual en mamíferos, que en un futuro podría ser factible en seres […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Un misterioso objeto desconocido que sobrevoló la Tierra habría llegado desde la Luna 28 enero, 2025
    Un extraño objeto de aproximadamente 10 metros de ancho descubierto alrededor de la Tierra en 2024 puede tener orígenes más cercanos de lo pensado. Según los astrónomos de la NASA, se habría tratado de un pequeño asteroide que puede haber llegado desde un lugar sorprendente: la superficie de la Luna.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El Congreso de los Diputados debate sobre el Parlamento Climático Ciudadano Permanente 28 enero, 2025
    El evento Defendiendo la democracia: hacia un Parlamento Climático Ciudadano Permanente, que se celebra el 29 de enero en el Congreso de los Diputados, representa un paso significativo hacia una nueva gobernanza climática participativa basada en la ciencia y la democracia.
    Alejandro Sacristán/T21
  • Los traumas infantiles quedan grabados en los espermatozoides 28 enero, 2025
    Los padres pueden llevar rastros de sus traumas infantiles en sus espermatozoides, según sugiere un nuevo estudio: la epigenética de las células espermáticas de los progenitores que han estado expuestos a un alto nivel de estrés o han sufrido traumas en la infancia puede derivar en cambios en el ADN, que se transmiten a la […]
    Redacción T21
  • Descubren "coros" de ondas cósmicas en el Universo profundo: suenan como el canto de los pájaros 27 enero, 2025
    Los investigadores han identificado explosiones de plasma, llamadas "ondas de coro", a alrededor de 165.000 kilómetros de la Tierra. Se trata de ondulaciones que se desarrollan a la misma frecuencia que la audición humana: cuando se convierten a señales de audio, se asemejan a estremecedoras llamadas de pájaros.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La IA alcanza la capacidad de replicarse y alerta a los científicos 27 enero, 2025
    Los científicos dicen que la IA ha cruzado una "línea roja" crítica luego de demostrar cómo dos modelos populares de Meta y Alibaba podrían clonarse a sí mismos: la autorreplicación exitosa sin asistencia humana de los modelos de lenguaje amplio (LLM) es considerada como el primer paso hacia una inteligencia artificial que supere a la […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • ¿Sería Dios una singularidad científica que trasciende el espacio y el tiempo? 27 enero, 2025
    Destacados intelectuales recurren a lo que la ciencia no puede explicar para hablar de un "hueco en forma de Dios" que existiría en el corazón humano, un vacío que la evolución ha moldeado y que las ideologías modernas no pueden llenar. Advierten sobre los peligros de una sociedad sin un marco ético-religioso y suponen que […]
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21