La criptografía cuántica es la ciencia de explotar las propiedades mecánicas cuánticas para realizar tareas criptográficas . [1] [2] El ejemplo más conocido de criptografía cuántica es la distribución de claves cuánticas, que ofrece una solución teóricamente segura para el problema del intercambio de claves . La ventaja de la criptografía cuántica radica en el hecho de que permite la realización de varias tareas criptográficas que se ha demostrado o conjeturado que son imposibles utilizando únicamente la comunicación clásica (es decir, no cuántica). Por ejemplo, es imposible copiar datos codificados en un estado cuántico. Si uno intenta leer los datos codificados, el estado cuántico cambiará debido al colapso de la función de onda ( teorema de no clonación ). Esto podría usarse para detectar escuchas ilegales en la distribución de claves cuánticas (QKD).
La criptografía cuántica atribuye su inicio al trabajo de Stephen Wiesner y Gilles Brassard . [3] A principios de la década de 1970, Wiesner, entonces en la Universidad de Columbia en Nueva York, introdujo el concepto de codificación cuántica conjugada. Su artículo seminal titulado "Codificación conjugada" fue rechazado por la IEEE Information Theory Society , pero finalmente se publicó en 1983 en SIGACT News . [4] En este artículo, mostró cómo almacenar o transmitir dos mensajes codificándolos en dos " observables conjugados ", como la polarización lineal y circular de fotones , [5]de modo que cualquiera de los dos, pero no ambos, pueda recibirse y decodificarse. No fue hasta que Charles H. Bennett , del Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM y Gilles Brassard se reunieron en 1979 en el 20° Simposio IEEE sobre los Fundamentos de las Ciencias de la Computación, realizado en Puerto Rico, que descubrieron cómo incorporar los hallazgos de Wiesner. "El principal avance se produjo cuando nos dimos cuenta de que los fotones nunca estaban destinados a almacenar información, sino a transmitirla" [4] En 1984, basándose en este trabajo, Bennett y Brassard propusieron un método para la comunicación segura , que ahora se llama BB84 . [6] Siguiendo una propuesta de David Deutschpor usar la no localidad cuántica y las desigualdades de Bell para lograr una distribución de claves segura [7] Artur Ekert analizó la distribución de claves cuánticas basada en entrelazamiento con más detalle en su artículo de 1991. [8]
Se han propuesto rotaciones aleatorias de la polarización por ambas partes en el protocolo de tres etapas de Kak . [9] En principio, este método se puede utilizar para el cifrado continuo e irrompible de datos si se utilizan fotones individuales. [10] Se ha implementado el esquema básico de rotación de polarización. [11] Esto representa un método de criptografía puramente cuántica en oposición a la distribución de claves cuánticas donde el cifrado real es clásico. [12]
El método BB84 está en la base de los métodos de distribución de claves cuánticas. Las empresas que fabrican sistemas de criptografía cuántica incluyen MagiQ Technologies, Inc. ( Boston , Massachusetts , Estados Unidos ), ID Quantique ( Ginebra , Suiza ), QuintessenceLabs ( Canberra , Australia ), Toshiba ( Tokio , Japón ), QNu Labs y SeQureNet ( París , Francia ).