Distribución de claves cuánticas
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La distribución de claves cuánticas (en inglés Quantum Key Distribution, QKD) es un método de comunicación segura que implementa un protocolo criptográfico que involucra componentes de mecánica cuántica. Permite que dos partes creen una clave secreta al azar compartida conocida solo por ellos, que luego puede ser usada para codificar y decodificar mensajes. A menudo se le llama incorrectamente criptografía cuántica, ya que es el mejor conocido ejemplo de una tarea criptográfica cuántica.
Una importante y única propiedad de la distribución de claves cuánticas es la habilidad de los dos usuarios que se están comunicando de detectar la presencia de cualquier tercero intentando conocer la clave que está siendo utilizada. Esto se produce por un aspecto fundamental de la mecánica cuántica: el proceso de medir un sistema cuántico en general perturba dicho sistema. Un tercero intentando averiguar la clave en forma subrepticia debe de alguna medir o leer dicha clave, así de esta forma provoca anomalías detectables en esta. Al usar superposición cuántica o entrelazamiento cuántico y transmitir la información en los estados cuánticos, se puede implementar un sistema de comunicaciones que detecte las intrusiones. Si el nivel de intrusión está bajo cierto umbral, se puede crear una clave que se puede garantizar que es segura (por ejemplo, el intruso no tiene información acerca de esta). Si no es así, ninguna clave es segura y la comunicación es abortada.
La seguridad de la codificación que utiliza distribución de clave cuántica se basa en los fundamentos de la mecánica cuántica, en contraste a la criptografía de claves públicas que se basa en la dificultad computacional de ciertas funciones matemáticas y no puede proporcionar ninguna prueba matemática de la real complejidad de reversar la función unidireccional siendo utilizada. La distribución de claves cuánticas tiene una seguridad probada basada en la teoría de la información y del secreto hacia adelante.
La principal desventaja de la distribución de claves cuánticas es que usualmente se necesita tener un canal de comunicación autenticado en forma clásica. En la criptografía moderna, tener un canal de autenticación clásica significa que una ya ha intercambiado o una clave simétrica de suficiente longitud o claves públicas de suficiente nivel de seguridad. Con esa información ya disponible, en la práctica uno puede ya lograr comunicaciones autenticadas y suficientemente seguras sin usar la distribución de claves cuánticas, tal como al usar el modo Galois/Counter del Estándar de Codificación Avanzada. Es así que la distribución de claves cuánticas hace el trabajo de un cifrado de flujo a un costo mucho mayor.
La distribución de claves cuánticas es utilizada para crear y distribuir una sola clave, no para transmitir ningún mensaje con datos. Esta clave luego puede ser usada con cualquier otro algoritmo de codificación para codificar (y decodificar) un mensaje, que luego puede ser transmitido a través de un canal de comunicación estándar. El algoritmo más comúnmente utilizado con la distribución de claves cuántica es la libreta de un solo uso, ya que es seguro comprobablemente cuando es usado con una clave aleatoria secreta.[1] En situaciones del mundo real, a menudo también es usado con codificaciones que utilizan algoritmos de clave simétrica tal como el algoritmo estándar de codificación avanzada.