Informe eSAMCid sobre criptografía post-cuántica

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1. Introducción

La criptología es la ciencia que se ocupa de la gestión, trasmisión, compartición y almacenamiento de información en entornos hostiles. Tiene una vertiente constructiva, llamada criptografía, y otra destructiva, el criptanálisis. La criptografía se encarga del diseño eficiente de esquemas y protocolos seguros, mientras que el criptanálisis es el análisis crítico de los mismos.

El desarrollo de herramientas cuánticas de computación ha supuesto una revolución dentro del escenario criptográfico. Gracias a ellas aparecen nuevas técnicas criptanalíticas que son capaces de vulnerar la seguridad desde distintos niveles. Más concretamente:

El ejemplo paradigmático del primer aspecto es el algoritmo cuántico propuesto por Peter Shor [25], mientras que el algoritmo de Grover [15] es el diseño esencial para aumentar la velocidad en búsquedas sobre conjuntos sin estructura.

La criptografía post-cuántica es el tipo de criptografía que se desarrolla bajo la hipótesis de que el adversario es capaz de implementar algoritmos cuánticos. Esta posibilidad puede materializarse bien a través de un ordenador cuántico, es decir, una máquina de cómputo universal cuyas unidades de trabajo sean bits cuánticos o qbits o, en una concepción más realista, a través de hardware específico para implementar un algoritmo concreto bajo ciertos parámetros bien definidos.

Los diseños criptográficos post-cuánticos se fundamentan en problemas matemáticos para los que no se conoce ningún algoritmo cuántico eficiente; son diseños por tanto derivados del análisis de los algoritmos cuánticos conocidos más eficientes. Estudiando qué tipo de problemas son fáciles de resolver a través de estos algoritmos, la comunidad científica ha sido capaz de identificar el tipo de construcciones susceptibles de mantener su robustez ante adversarios cuánticos.

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