Desde el equipo de cuántica de NTT DATA queremos contribuir a la divulgación del conocimiento de la tecnología cuántica. Para ello, y como parte de nuestras actividades, difundiremos varios contenidos con los siguientes objetivos:
- En entornos industriales e infraestructuras críticas, comprender la computación cuántica es clave para anticipar su impacto en la ciberseguridad OT: cifrado, comunicaciones seguras, identidades de dispositivos y resiliencia de sistemas de control.
- Comprender los fundamentos de la computación cuántica: explicar los principios básicos, la diferencia con la computación clásica y su evolución histórica.
- Familiarizarse con herramientas y simuladores cuánticos: introducir entornos y plataformas cuánticas permitiendo la experimentación con circuitos básicos.
- Explorar algoritmos cuánticos y sus aplicaciones: presentar algoritmos clave como Shor y Grover, analizando su impacto en optimización, criptografía y protección de activos industriales.
- Identificar retos y oportunidades en el campo cuántico: analizar desafíos tecnológicos, limitaciones actuales y tendencias futuras en la adopción y escalabilidad de la computación cuántica.
A continuación, compartimos algunos principios fundamentales de la tecnología y la computación cuántica, que iremos comentando en varios artículos. Para comprender su potencial, es esencial conocer cuatro principios:
- Cúbits: son la unidad básica de información cuántica y pueden representar tanto 0 como 1 al mismo tiempo debido a la superposición.
- Superposición: un cúbit puede estar en múltiples estados simultáneamente, lo que otorga a los computadores cuánticos una gran capacidad de paralelización de cálculos.
- Entrelazamiento: es un fenómeno donde dos o más cúbits están correlacionados de tal forma que el estado de uno depende del otro, independientemente de la distancia que los separe.
- Interferencia cuántica: los estados cuánticos pueden combinarse y cancelarse, lo que permite dirigir la computación hacia las soluciones correctas en algoritmos específicos.
A pesar del enorme valor de la tecnología cuántica para revolucionar múltiples industrias, su desarrollo y adopción enfrentan diversos desafíos tecnológicos, arquitectónicos y de infraestructura. La transición desde modelos clásicos hacia un paradigma cuántico no es trivial y requiere superar barreras en hardware, software e implementación.
En ciberseguridad OT, estos desafíos añaden una dimensión estratégica: proteger redes industriales, sistemas SCADA/ICS y comunicaciones máquina a máquina frente a un futuro post-cuántico, manteniendo disponibilidad y seguridad operacional.
¿Dónde están los principales desafíos?
Hardware cuántico:
El hardware cuántico es uno de los aspectos más críticos en la evolución de la computación cuántica. Los principales retos incluyen:
- Escalabilidad de los cúbits: actualmente, la cantidad de cúbits disponibles varía significativamente entre enfoques tecnológicos. IBM y Google trabajan en superconductores, mientras D-Wave ha desarrollado annealers con miles de cúbits, aunque con limitaciones de aplicabilidad.
- Tiempo de coherencia: los cúbits pierden su estado cuántico por decoherencia en tiempos muy cortos, lo que limita la cantidad de operaciones antes de que la información se degrade.
Infraestructura y adopción:
La integración de la computación cuántica en el ecosistema tecnológico actual requiere superar varios desafíos:
- Limitaciones en la conectividad de los cúbits: las conexiones entre cúbits no son perfectas. En arquitecturas como D-Wave, los cúbits deben encadenarse para representar variables, generando problemas de estabilidad y precisión.
- Escalabilidad comercial: la computación cuántica todavía está en desarrollo. Aunque algunos problemas pueden resolverse con hardware NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum), la verdadera ventaja cuántica requerirá hardware con corrección de errores, aún lejos de ser una realidad.
Arquitecturas y modelos computacionales
Los modelos de computación cuántica también presentan retos importantes:
- Ruido y errores en la ejecución: la ejecución de algoritmos cuánticos en hardware real introduce ruido que puede afectar a la precisión de los resultados. Estrategias como la extrapolación de “ruido cero” (Zero Noise Extrapolation) están en desarrollo, pero no se han resuelto completamente.
- Codificación y mapeo de problemas: a diferencia de la computación clásica, los problemas deben representarse mediante puertas cuánticas y conectividad limitada de cúbits, lo que añade complejidad al diseño de algoritmos.
Para las organizaciones con activos OT, la preparación cuántica debe conectarse con la gestión de riesgos: inventario criptográfico, segmentación, criptoagilidad, continuidad operacional y planes de migración post-cuántica.