How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Traductor: Analia Padin Revisor: Ciro Gomez

Recently, we've seen the effects of cyber attacks on the business world.

Últimamente, el mundo de los negocios se ha visto afectado por ciberataques.

Data breaches at companies like JP Morgan, Yahoo, Home Depot and Target

Filtraciones de datos en empresas como JP Morgan, Yahoo, Home Depot y Target

have caused losses of hundreds of millions

les han hecho perder cientos, sino miles de millones de dólares.

and in some cases, billions of dollars.

It wouldn't take many large attacks to ravage the world economy.

Unos pocos ataques importantes podrían arrasar con la economía mundial.

And the public sector has not been immune, either.

Y el sector público tampoco ha sido inmune.

In 2012 to 2014,

Entre 2012 y 2014,

there was a significant data breach at the US Office of Personnel Management.

hubo una gran filtración de datos

en la Oficina de Gestión de Personal de los EE. UU.

Security clearance and fingerprint data was compromised,

Resultaron comprometidos permisos de seguridad y huellas digitales

affecting 22 million employees.

lo que afectó a 22 millones de empleados.

And you may have heard of the attempt by state-sponsored hackers

Habrán oído de los piratas informáticos financiados por el estado

to use stolen data to influence election outcomes in a number of countries.

que intentaron influenciar las elecciones en varios países con datos robados.

Two recent examples are the compromise of a large amount of data

Dos ejemplos recientes son:

la gran filtración de datos del Bundestag, el parlamento nacional alemán,

from the Bundestag, the national Parliament of Germany,

and the theft of emails from the US Democratic National Committee.

y el robo de correos electrónicos del Comité Nacional Demócrata en EE. UU.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

La amenaza cibernética está afectando nuestros procesos democráticos.

And it's likely to get worse.

Y es probable que la cosa empeore.

As computer technology is becoming more powerful,

A medida que las computadoras se vuelven más poderosas,

the systems we use to protect our data are becoming more vulnerable.

los sistemas que protegen nuestros datos se están volviendo más vulnerables.

Adding to the concern is a new type of computing technology,

Como agravante, hay un nuevo tipo de tecnología en computación,

called quantum computing,

la llamada computación cuántica,

which leverages microscopic properties of nature

que aprovecha propiedades microscópicas de la naturaleza

to deliver unimaginable increases in computational power.

para aumentar la potencia de cálculo de manera inconcebible.

It's so powerful that it will crack many of the encryption systems

Es tan poderosa que va a descifrar muchos de los sistemas de encriptación

that we use today.

que usamos hoy en día.

So is the situation hopeless?

¿Estamos en una situación desesperada?

Should we start packing our digital survival gear

¿Nos armamos con un equipo de supervivencia digital

and prepare for an upcoming data apocalypse?

y nos preparamos para la llegada del apocalipsis de los datos?

I would say, not yet.

Yo diría que todavía no.

Quantum computing is still in the labs,

La computación cuántica estará en el laboratorio unos cuantos años más

and it will take a few years until it's put to practical applications.

hasta que pueda tener aplicaciones prácticas.

More important,

Más importante,

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

ha habido grandes avances en el campo de la encriptación.

For me, this is a particularly exciting time

Para mí, este es un momento particularmente interesante

in the history of secure communications.

en la historia de la comunicación segura.

About 15 years ago,

Hace unos 15 años,

when I learned of our new-found ability

cuando me enteré de la nueva capacidad

to create quantum effects that don't exist in nature,

de crear efectos cuánticos que no existen en la naturaleza,

I was excited.

me entusiasmé.

The idea of applying the fundamental laws of physics

La idea de aplicar las leyes fundamentales de la física

to make encryption stronger

para fortalecer la encriptación

really intrigued me.

realmente me intrigó.

Today, a select groups of companies and labs around the world, including mine,

Hoy un selecto grupo de empresas y laboratorios mundiales, incluido el mío,

are maturing this technology for practical applications.

están desarrollando esta tecnología para aplicaciones prácticas.

That's right.

Sí, es así.

We are now preparing to fight quantum with quantum.

Nos estamos preparando para combatir cuanto con cuanto.

So how does this all work?

¿Cómo funciona todo esto?

Well, first, let's take a quick tour of the world of encryption.

Primero vamos a dar una vuelta por el mundo de la encriptación.

For that, you'll need a briefcase,

Para eso van a necesitar un maletín,

some important documents that you want to send your friend, James Bond,

algunos documentos importantes para mandarle a su amigo James Bond

and a lock to keep it all safe.

y una cerradura para mantener todo seguro.

Because the documents are top secret, we're going to use an advanced briefcase.

Como son documentos altamente secretos, vamos a usar un maletín de avanzada.

It has a special combination lock

Tiene una cerradura con combinación especial

which, when closed,

que cuando se cierra,

converts all the text in the documents to random numbers.

convierte el texto de los documentos en números aleatorios.

So you put your documents inside, close the lock --

Y, Uds. meten los documentos dentro del maletín y cierran la cerradura.

at which point in time the documents get converted to random numbers --

En ese momento los documentos se convierten en números aleatorios,

and you send the briefcase to James.

y le envían el maletín a James.

While it's on its way, you call him to give him the code.

Mientras el maletín está en tránsito lo llaman y le dan el código.

When he gets the briefcase, he enters the code,

Cuando recibe el maletín, James ingresa el código,

the documents get unscrambled, and voilà,

los documentos se decodifican y listo:

you've just sent an encoded message to James Bond.

acaban de enviarle un mensaje encriptado a James Bond.

(Laughter)

(Risas)

A fun example, but it does illustrate three things important for encryption.

Es un ejemplo divertido, pero ilustra tres aspectos importantes de la encriptación.

The code -- we call this an encryption key.

El código es lo que se llama clave de encriptación.

You can think of it as a password.

Podrían pensarlo como una contraseña.

The call to James to give him the code for the combination lock.

La llamada a James para darle el código de la cerradura con combinación

We call this key exchange.

se llama intercambio de clave.

This is how you ensure

Así nos aseguramos

you get the encryption key securely to the right place.

de que la clave de encriptación llegue al lugar correcto de forma segura.

And the lock, which encodes and decodes the document.

Y la cerradura, que codifica y descodifica el documento,

We call this an encryption algorithm.

es lo que llamamos algoritmo de encriptación.

Using the key, it encodes the text in the documents

Usando la clave, codifica el texto de los documentos

to random numbers.

en números aleatorios.

A good algorithm will encode in such a way

Un buen algoritmo encripta de tal manera

that without the key it's very difficult to unscramble.

que, sin la clave, es muy difícil de descifrar.

What makes encryption so important

La encriptación es tan importante

is that if someone were to capture the briefcase and cut it open

porque si alguien interceptara el maletín y le hiciera un tajo para abrirlo,

without the encryption key and the encryption algorithm,

sin la clave de encriptación y el algoritmo de encriptación

they wouldn't be able to read the documents.

no podrían leer los documentos.

They would look like nothing more than a bunch of random numbers.

No encontrarían nada más que un montón de números aleatorios.

Most security systems rely on a secure method for key exchange

Los sistemas de seguridad, por lo general, se basan en un método seguro

to communicate the encryption key to the right place.

para comunicar la clave al lugar correcto.

However, rapid increases in computational power

Sin embargo, el aumento rápido de la capacidad de cálculo

are putting at risk a number of the key exchange methods we have today.

está poniendo en riesgo algunos métodos que usamos hoy.

Consider one of the very widely used systems today -- RSA.

Fíjense por ejemplo en el sistema RSA, uno de los más usados hoy en día.

When it was invented, in 1977,

Cuando se inventó, en 1977,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

se estimaba que llevaría un cuatrillón de años

to break a 426-bit RSA key.

descifrar una clave RSA de 426 bits.

In 1994, just 17 years later,

En 1994, tan solo 17 años después,

the code was broken.

el código fue descifrado.

As computers have become more and more powerful,

A medida que las computadoras se volvieron más poderosas,

we've had to use larger and larger codes.

hemos tenido que usar códigos más grandes.

Today we routinely use 2048 or 4096 bits.

Hoy normalmente usamos 2048 o 4096 bits.

As you can see, code makers and breakers are engaged in an ongoing battle

Como ven, existe una batalla constante entre codificadores y descodificadores

to outwit each other.

para ver quién es más inteligente.

And when quantum computers arrive in the next 10 to 15 years,

Y dentro de 10 o 15 años, cuando lleguen las computadoras cuánticas,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

van a ser aún más rápidas para descifrar las matemáticas complejas

that underlies many of our encryption systems today.

que son la base de nuestros sistemas de encriptación.

Indeed, the quantum computer is likely to turn our present security castle

En efecto, la computadora cuántica podría convertir nuestro castillo fortificado

into a mere house of cards.

en un simple castillo de naipes.

We have to find a way to defend our castle.

Tenemos que encontrar una manera de defender nuestro castillo.

There's been a growing body of research in recent years

En los últimos años ha habido cada vez más investigaciones

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

sobre el uso de los efectos cuánticos para fortalecer la encriptación.

And there have been some exciting breakthroughs.

Y ha habido descubrimientos interesantes.

Remember those three things important for encryption --

¿Recuerdan los tres elementos importantes para la encriptación?

high-quality keys, secure key exchange and a strong algorithm?

Una buena clave, un intercambio seguro y un fuerte algoritmo.

Well, advances in science and engineering

Bueno, los avances de la ciencia y la ingeniería

are putting two of those three elements at risk.

están poniendo dos de esos tres elementos en riesgo.

First of all, those keys.

Primero de todo, las claves.

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

Los números aleatorios son los elementos básicos de las claves de encriptación.

But today, they're not truly random.

Pero hoy, no son realmente aleatorios.

Currently, we construct encryption keys

Actualmente, generamos claves de encriptación

from sequences of random numbers generated from software,

con base en secuencias de números aleatorios

generados por sistemas informáticos.

so-called pseudo-random numbers.

Son números pseudoaleatorios.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Los números generados por un programa o una receta matemática

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

tendrán algún patrón, aunque no sea obvio.

The less random the numbers are,

Cuanto menos aleatorios los números,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

o en términos científicos, cuanta menos entropía contienen,

the easier they are to predict.

más fáciles son de predecir.

Recently, several casinos have been victims of a creative attack.

Varios casinos fueron víctimas de ataques creativos recientemente.

The output of slot machines was recorded over a period of time

Los resultados de máquinas tragamonedas fueron registrados durante un tiempo

and then analyzed.

y luego analizados.

This allowed the cyber criminals

Con esto, los piratas informáticos

to reverse engineer the pseudo-random number generator

dedujeron el proceso de generación de números pseudoaleatorios

behind the spinning wheels.

detrás de las ruedas giratorias.

And allowed them, with high accuracy, to predict the spins of the wheels,

Así pudieron predecir el giro de las ruedas con gran exactitud,

enabling them to make big financial gains.

lo que les trajo grandes ganancias.

Similar risks apply to encryption keys.

Las claves de encriptación corren riesgos similares.

So having a true random number generator is essential for secure encryption.

Así que un generador de números realmente aleatorios es vital para la encriptación.

For years, researchers have been looking at building true random number generators.

Los investigadores han pasado años

tratando de construir un verdadero generador de números aleatorios

But most designs to date are either not random enough,

Pero la mayoría de los diseños hasta ahora no son suficientemente aleatorios,

fast enough or aren't easily repeatable.

o suficientemente rápidos, o fáciles de reproducir.

But the quantum world is truly random.

Pero el mundo cuántico es realmente aleatorio.

So it makes sense to take advantage of this intrinsic randomness.

Y tiene sentido aprovechar esta aleatoriedad intrínseca.

Devices that can measure quantum effects

Los dispositivos de medición cuántica

can produce an endless stream of random numbers at high speed.

pueden generar un sinfín de números aleatorios a gran velocidad,

Foiling all those would-be casino criminals.

frustrándole los planes a todos esos criminales de casino.

A select group of universities and companies around the world

Un grupo selecto de universidades y empresas alrededor del mundo

are focused on building true random number generators.

está abocado a construir verdaderos generadores de números aleatorios.

At my company, our quantum random number generator

En mi empresa nuestro generador cuántico de números aleatorios

started life on a two meter by one meter optic table.

comenzó en una mesa óptica de 2 m x 1 m.

We were then able to reduce it to a server-size box.

Luego logramos reducirlo al tamaño de un servidor.

Today, it's miniaturized into a PCI card that plugs into a standard computer.

Hoy está miniaturizado en una tarjeta PCI que se enchufa en una computadora común.

This is the world's fastest true random number generator.

Este es el generador de números realmente aleatorios más veloz del mundo.

It measures quantum effects to produce a billion random numbers per second.

Mide efectos cuánticos para producir

mil millones de números aleatorios por segundo.

And it's in use today to improve security

Y hoy lo estamos usando para mejorar la seguridad

at cloud providers, banks and government agencies

de proveedores de servicios en la nube, bancos y agencias de gobierno

around the world.

en todo el mundo.

(Applause)

(Aplausos)

But even with a true random number generator,

Pero aun con un verdadero generador de números aleatorios,

we've still got the second big cyber threat:

seguimos teniendo la segunda gran amenaza cibernética:

the problem of secure key exchange.

el problema de la seguridad del intercambio de clave.

Current key exchange techniques will not stand up to a quantum computer.

Los intercambios de clave actuales

no podrán hacerle frente a la computadora cuántica.

The quantum solution to this problem

La solución cuántica a este problema es la distribución de clave cuántica,

is called quantum key distribution or QKD,

o QKD, por sus siglas en inglés.

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

Aprovecha una característica, fundamental y contraria a la lógica,

of quantum mechanics.

de la mecánica cuántica.

The very act of looking at a quantum particle changes it.

Una partícula cuántica se modifica con el solo hecho de mirarla.

Let me give you an example of how this works.

Déjenme darles un ejemplo de cómo funciona esto.

Consider again exchanging the code for the lock with James Bond.

Piensen de nuevo en el ejemplo del intercambio de clave con James Bond.

Except this time, instead of a call to give James the code,

Salvo que esta vez, en lugar de llamar a James Bond para darle la clave,

we're going to use quantum effects on a laser to carry the code

vamos a usar efectos cuánticos en un láser para transportar el código

and send it over standard optic fiber to James.

y enviárselo a James por fibra óptica normal.

We assume that Dr. No is trying to hack the exchange.

Vamos a dar por sentado que el Dr. No está tratando de hackear el intercambio.

Luckily, Dr. No's attempt to intercept the quantum keys while in transit

Por suerte, los intentos del Dr. No para interceptar las claves cuánticas

will leave fingerprints that James and you can detect.

van a dejar huellas que Uds. y James pueden detectar.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Esto permite descartar las claves que fueron interceptadas.

The keys which are then retained

Las claves que sobreviven

can be used to provide very strong data protection.

pueden ser usadas para proporcionar una muy fuerte protección de datos.

And because the security is based on the fundamental laws of physics,

Y como la seguridad está basada en las leyes fundamentales de la física,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

ni una computadora cuántica, ni una supercomputadora del futuro,

will not be able to break it.

será capaz de descifrarla.

My team and I are collaborating with leading universities

Mi equipo y yo colaboramos con universidades de primer nivel

and the defense sector

y con el sector de defensa

to mature this exciting technology

para consolidar esta interesante tecnología

into the next generation of security products.

en la próxima generación de productos de seguridad.

The internet of things is heralding a hyperconnected era

La Internet de las Cosas anuncia una era hiperconectada

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

un pronóstico de 25 a 30 mil millones de dispositivos conectados para 2020.

For the correct functioning of our society in an IoT world,

Para que nuestra sociedad funcione correctamente en este mundo conectado,

trust in the systems that support these connected devices is vital.

la confianza en los sistemas que apoyan los dispositivos es vital.

We're betting that quantum technologies will be essential in providing this trust,

Apostamos a que las tecnologías cuánticas van a ser cruciales para esta confianza,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

para que podamos beneficiarnos realmente de las innovaciones increíbles

that are going to so enrich our lives.

que tanto nos van a enriquecer la vida.

Thank you.

Gracias.

(Applause)

(Aplausos)