## LAS POSIBILIDADES Y LOS RIESGOS de la informática cuántica

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Las computadoras cuánticas podrían descifrar la criptografía que sostiene la estabilidad financiera
José Deodoro, Michael Gorbanyov, Majid Malaika y Tahsin Saadi Sedik

### Resumen ejecutivo
- Las computadoras cuánticas usan fenómenos cuánticos (superposición y entrelazamiento) y cúbits para realizar cálculos con una capacidad de procesamiento que crece exponencialmente con el número de cúbits.
- Estas máquinas podrían acelerar descubrimientos científicos, mejorar simulaciones y optimizaciones financieras, y revolucionar aprendizaje automático e inteligencia artificial.
- Al mismo tiempo, representan un riesgo significativo para la criptografía moderna —en particular la criptografía asimétrica— lo que podría poner en peligro la estabilidad financiera y la privacidad.
- El documento insta a las instituciones financieras y a los organismos normativos a tomar medidas inmediatas para evaluar riesgos retroactivos, planificar migraciones a criptografía poscuántica y aumentar la agilidad criptográfica.

### Cómo funciona la informática cuántica (aspectos técnicos relevantes)
- Unidad elemental: cúbit (bit cuántico).
- Principios:
  - Superposición: los cúbits representan cero y uno (o una combinación de ambos) a la vez.
  - Entrelazamiento: conexión entre elementos cuánticos donde el cambio de estado de uno afecta instantáneamente a los demás, sin importar la distancia.
- Escala y comparación con memoria clásica:
  - Se necesitarían alrededor de 18.000 billones de bits de memoria tradicional para modelar una computadora cuántica con apenas 54 cúbits.
  - Una computadora de 100 cúbits requeriría más bits que los átomos que hay en nuestro planeta.
  - Una de 280 cúbits exigiría más bits que los átomos que hay en el universo conocido.
- Hito de rendimiento:
  - En 2019 Google usó una computadora cuántica para llevar a cabo un cálculo determinado en apenas 200 segundos; según la empresa, el mismo cálculo le habría llevado 10.000 años a la supercomputadora digital más potente.

### Posibilidades y aplicaciones
- Simulaciones y modelado:
  - Mejoras en proyecciones y simulaciones del mercado financiero (por ejemplo, simulaciones de Monte Carlo) con mayor exactitud y casi en tiempo real.
  - Posibilidad de eliminar supuestos simplificadores en modelos de precios y riesgos.
- Optimización:
  - Resolver tareas de asignación de capital, definición de carteras de inversión y gestión de efectivo en redes de cajeros automáticos en fracciones de tiempo mucho menores.
- Ciencias y tecnología:
  - Modelado de partículas subatómicas, interacciones moleculares y reacciones químicas.
  - Potencial para diseñar materiales nuevos, como baterías de estado sólido.
  - Contribuciones al entendimiento del cambio climático.
- Inteligencia artificial:
  - Acelerar el entrenamiento de algoritmos de aprendizaje automático, evitando el aumento exponencial del tiempo por dimensión que caracteriza a las computadoras digitales.

### Riesgos para la criptografía y el sistema financiero
- Tipos de algoritmos criptográficos actuales afectados:
  - Claves simétricas.
  - Claves asimétricas (claves públicas).
  - Funciones hash.
- Vulnerabilidades principales:
  - La criptografía asimétrica se basa en problemas matemáticos (por ejemplo, la factorización) que son difíciles para computadoras clásicas pero que las computadoras cuánticas podrían resolver con facilidad.
  - En teoría, una computadora cuántica totalmente operativa podría decodificar una clave asimétrica en cuestión de minutos.
  - Las claves públicas son particularmente vulnerables.
- Alcance del impacto:
  - Riesgo para comunicaciones en Internet, banca móvil, comercio electrónico, transacciones de pago, retiros de efectivo de cajeros automáticos, comunicaciones en redes privadas virtuales, firmas digitales y autenticación.
  - Activos digitales populares (bitcóin y ethereum) y aplicaciones web protegidas por contraseña están en riesgo.
  - El protocolo HTTPS se usa en 97 de los 100 principales sitios web del mundo.
- Riesgo retroactivo:
  - Información cifrada hoy podría ser recopilada y almacenada para descifrarse en el futuro cuando existan computadoras cuánticas suficientemente potentes; prácticamente cualquier mensaje encriptado, personal o financiero, enviado y almacenado hoy podría descifrarse retroactivamente.
- Estado actual:
  - La mayoría de las instituciones financieras y organismos de regulación no están al tanto de estos nuevos riesgos.
- Limitaciones tecnológicas actuales:
  - Las computadoras cuánticas actuales son muy sensibles a perturbaciones ambientales (calor, luz, vibración), lo que provoca errores de cálculo al colapsar cúbits a bits ordinarios.
  - Sin embargo, el texto subraya que no falta mucho para máquinas con menos errores capaces de descifrar códigos.

### Respuestas necesarias y recomendaciones políticas
- Medidas inmediatas para instituciones financieras:
  - Evaluar riesgos retroactivos y futuros relacionados con la informática cuántica, incluyendo información que ya pudo haberse recopilado para explotarse más adelante.
  - Formular planes para migrar la criptografía actual a algoritmos poscuánticos resistentes.
  - Hacer inventario de la criptografía de claves públicas usada por la propia institución y por proveedores externos.
  - Reemplazar algoritmos vulnerables por criptografía poscuántica.
  - Redoblar la agilidad criptográfica para que los algoritmos puedan actualizarse con celeridad.
- Consideraciones sobre la transición:
  - La experiencia en reemplazo de algoritmos indica que estos procesos pueden ser extremadamente disruptivos y a menudo requieren años o décadas para completarse.
  - Existe una ventana estrecha para implementar nuevas normas debido a los riesgos retroactivos.
- Rol del FMI y organismos normativos:
  - El FMI debe generar conciencia entre sus miembros sobre los riesgos para la estabilidad financiera y promover el diseño de normas y prácticas a prueba de cálculos cuánticos.
  - Debe alentar a los países miembros a colaborar estrechamente en el desarrollo de normas de encriptación que garanticen interoperabilidad y planes de migración de la encriptación para sus sectores financieros.
- Iniciativas en marcha:
  - En Estados Unidos, el Instituto Nacional de Normas y Tecnología está llevando a cabo un concurso para desarrollar algoritmos de encriptación que puedan hacer frente a las computadoras cuánticas, y prevé anunciar a un ganador de aquí a 2024.
  - El Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones también está a la delantera.

### Riesgos operativos y de implementación
- Complejidad del reemplazo:
  - La transición a normas poscuánticas es más compleja que reemplazos de algoritmos anteriores y puede requerir años o décadas.
  - Los procesos de migración pueden ser extremadamente disruptivos para sistemas financieros interconectados.
- Necesidad de agilidad:
  - Las instituciones deben desarrollar capacidades para actualizar algoritmos con celeridad y gestionar la interoperabilidad con proveedores y contrapartes.

### Datos y cifras clave (texto original)
- 54 cúbits
- 100 cúbits
- 280 cúbits
- 18.000 billones de bits (memoria tradicional necesaria para modelar 54 cúbits)
- 200 segundos (tiempo que tomó a Google realizar un cálculo en 2019)
- 10.000 años (tiempo estimado para la supercomputadora digital más potente para el mismo cálculo)
- 97 de los 100 principales sitios web del mundo (uso de HTTPS)
- 2024 (fecha estimada para anunciador del concurso del NIST)
- Documento de trabajo del FMI: 21/71

*Fuente: artículo "LAS POSIBILIDADES Y LOS RIESGOS de la informática cuántica" (Diciembre de 2021), José Deodoro, Michael Gorbanyov, Majid Malaika y Tahsin Saadi Sedik.*

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_Source: https://www.imf.org/-/media/files/publications/fandd/article/2021/december/es/deodoro.pdf_