La Criptografia en l'Era de la Computació Quàntica i de la IA
Tags: quantum, cracking, encryption
Published: 2024-06-01 20:11:07

En el món de la ciberseguretat, la irrupció de la computació quàntica suposa un abans i un després, especialment pel que fa als sistemes de xifratge actuals. 

Un dels temes més candents és la capacitat potencial dels ordinadors quàntics per trencar els xifrats que avui en dia considerem segurs. Aquest article se centra en els fonaments del projecte "Quantum Cracking Encryption" disponible a [GitHub](https://github.com/gcjordi/quantum_cracking_encryption) i com aquest es relaciona amb la ruptura dels xifrats actuals i les mesures de protecció per a l'era post-quàntica.

**L'Algorisme de Shor i la seva Aplicació**

El repositori "Quantum Cracking Encryption" implementa l'algorisme de Shor, desenvolupat per [Peter Shor](https://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Shor) el 1994. Aquest algorisme demostra que un ordinador quàntic és capaç de factoritzar nombres enters en temps polinòmic, una tasca que és exponencialment difícil per als ordinadors clàssics. Això és particularment rellevant per a la criptografia [RSA](https://arxiv.org/pdf/2308.02785), que basa la seva seguretat en la dificultat de factoritzar grans nombres primers.

Mitjançant l'ús de [Qiskit](https://www.ibm.com/quantum/qiskit), una eina desenvolupada per IBM per a la programació quàntica, aquest projecte permet als usuaris crear circuits quàntics capaços de realitzar factoritzacions utilitzant l'algorisme de Shor. 

El repositori inclou notebooks de Jupyter que il·lustren com dissenyar i executar aquests circuits, proporcionant una comprensió pràctica de com un ordinador quàntic podria comprometre la seguretat de RSA.

**Implicacions per a la Criptografia Actual**

La capacitat de factoritzar nombres grans en temps raonable significaria que qualsevol clau RSA podria ser trencada, ja que la seguretat de RSA depèn directament de la dificultat de la factorització. Això no només afecta a RSA, sinó també a altres sistemes de xifratge que depenen de problemes matemàtics que es consideren difícils de resoldre per a ordinadors clàssics.

**Protecció per a l'Era Post-Quàntica**

Davant d'aquesta amenaça, la comunitat de ciberseguretat està desenvolupant nous mètodes de xifratge resistents a la computació quàntica, coneguts com a criptografia post-quàntica. Aquests mètodes es basen en problemes matemàtics que es creu que són difícils tant per a ordinadors clàssics com per a quàntics. Alguns dels algorismes en desenvolupament inclouen:

Criptografia basat en reticulats: Utilitza la complexitat de problemes geomètrics en espais multidimensionals.

Codi corrector d'errors: Aplica conceptes de teoria de codis per a crear xifrats.

Funcions de hash: Empra funcions matemàtiques que comprimeixen dades en valors més petits i no invertibles.

**La Influència de la IA**

La intel·ligència artificial (IA) també està jugant un paper important en aquest camp. Els algoritmes d'IA poden optimitzar el procés de descobriment de vulnerabilitats en els sistemes de xifratge actuals i en el disseny de nous algoritmes de xifratge resistents a la computació quàntica. En combinació amb la computació quàntica, la IA podria accelerar la ruptura de xifrats existents i alhora desenvolupar sistemes de seguretat més robustos per a la era post-quàntica.

**Conclusió**

La computació quàntica suposa un repte significatiu per a la seguretat de les dades xifrades amb mètodes tradicionals com RSA. Projectes com "Quantum Cracking Encryption" proporcionen una visió pràctica de com aquests reptes poden materialitzar-se. 

Al mateix temps, la investigació en criptografia post-quàntica és cabdal per assegurar la seguretat de les comunicacions i la informació en un futur (no gaire llunyà) dominat per la computació quàntica. Adaptar-se a aquests nous paradigmes serà essencial per mantenir la integritat i la confidencialitat de les dades en els pròxims anys. 

La **_combinació de la IA i la computació quàntica_** pot tant amenaçar com reforçar els sistemes de seguretat, depenent de com es gestionin aquestes tecnologies.

[Jordi G. Castillón](https://jordigarcia.eu/)