la versión original de esta historia apareció en la revista Quanta.
Durante las últimas décadas, los investigadores han comprendido que las computadoras cuánticas eventualmente deberían poder descifrar los códigos ampliamente utilizados que protegen gran parte del mundo digital. Para protegerse contra este destino, han pasado años desarrollando nuevos códigos que parecen estar a salvo de futuros ladrones de cajas fuertes armados con computadoras cuánticas.
Al mismo tiempo, también han ideado formas ingeniosas de utilizar las reglas de la mecánica cuántica para mantener seguras las comunicaciones. Pero la mecánica cuántica, al igual que la mecánica “clásica” que la precedió, es sólo una teoría de la naturaleza. ¿Qué pasaría si finalmente fuera reemplazada por una teoría más completa, tal como la mecánica cuántica suplantó a la física newtoniana hace un siglo? ¿Seguirán siendo seguras estas técnicas de comunicación cuántica en un mundo donde existe un conjunto de reglas aún más fundamentales?
«En términos de estos protocolos criptográficos, es bueno estar paranoico», dijo Ravishankar Ramanathan, teórico de la información cuántica de la Universidad de Hong Kong que trabaja en criptografía cuántica. «Intentemos minimizar las suposiciones detrás del protocolo. Supongamos que en algún momento futuro la gente se dé cuenta de que la mecánica cuántica no es la teoría definitiva de la naturaleza».
Es una posibilidad que vale la pena considerar. La dificultad de los problemas pendientes (como conciliar la mecánica cuántica y la gravedad) sugiere que una teoría poscuántica de la naturaleza podría implicar algo bastante inesperado.
Para protegerse contra la posibilidad de que sus protocolos se basen en suposiciones erróneas, algunos criptógrafos cuánticos buscan principios aún más básicos sobre los que basarse. En lugar de partir de la mecánica cuántica, profundizan más, hasta el concepto mismo de causalidad.
Un sabotaje sutil
Una forma de entender los avances en esta área es considerar la distribución de claves cuánticas, que implica aprovechar las reglas de la mecánica cuántica para transmitir una clave (algo que pueda usarse para decodificar un mensaje secreto) de una manera que no pueda ser manipulada encubiertamente. La distribución de claves cuánticas utiliza el entrelazamiento cuántico, que une dos partículas a través de una de sus propiedades, como el espín. El entrelazamiento cuántico contiene una especie de cable trampa. Si alguien intenta alterar el enredo (como lo haría si intentara robar la llave), la intrusión destruirá el enredo y revelará el sabotaje. Esto se debe a un principio mecánico cuántico fundamental llamado «monogamia del entrelazamiento».
¿Pero qué pasaría si este principio ya no se mantuviera? En tal caso, si las personas que transmiten el mensaje no tuvieran control total de sus dispositivos, un extraño podría potencialmente cambiar sutilmente el entrelazamiento de las partículas, interrumpiendo la comunicación sin dejar rastro.
Este proceso se llama interferencia cuántica y en los últimos años han aumentado los esfuerzos por comprenderlo.
Para muchos científicos, la interferencia resulta atractiva porque puede ayudarles a comprender mejor tanto la mecánica cuántica como la naturaleza de causa y efecto. Se preguntan: ¿Existen principios profundos que prohíben la interferencia y que la hacen imposible? O, si ningún principio lo prohíbe, ¿podrían producirse interferencias en el mundo real?
Jim el bloqueador
A Michał Eckstein, físico teórico de la Universidad Jagellónica de Cracovia, Polonia, le gusta ilustrar la improvisación con una historia. Sus protagonistas son los personajes clásicos de las explicaciones de la mecánica cuántica, Alice y Bob.
«Supongamos que tienes a Alice y Bob, y conocen a un mago, Jim the Jammer», dijo Eckstein. «El mago dice: ‘Tengo dos bolas, una es blanca y la otra es negra'».
Las bolas representan un par de partículas entrelazadas. Si dos partículas están entrelazadas, tienen una propiedad que está vinculada de alguna manera: si se mide la primera partícula y se descubre que su espín es hacia arriba, por ejemplo, el espín de la otra partícula inevitablemente será hacia abajo, y viceversa. Esto es válido incluso si la otra partícula se encuentra a mitad de camino del universo. Aquí las bolas están unidas de tal manera que si una es blanca, la otra siempre será negra.
