Ensayan “dinero cuántico” que no puede falsificarse

La revista Science publicó un avance sobre una de las ideas más singulares de la criptografía actual: el «dinero cuántico».  

El estudio fue realizado por un equipo de Investigadores del Laboratorio Kastler Brossel de la Universidad de la Sorbona, París, Francia, y divulgado el 19 de septiembre. 

Ese grupo de científicos demostró experimentalmente que es posible integrar memorias ópticas cuánticas dentro de un protocolo criptográfico que sigue un esquema de dinero cuántico originalmente propuesto por Stephen Wiesner en los años 80. 

En otras palabras, lo que se comprobó es la posibilidad de crear tokens cuánticos, almacenarlos, recuperarlos, y verificar su autenticidad, con una memoria cuántica como pieza intermedia. 

Los tokens cuánticos son representaciones digitales que contienen información codificada en estados cuánticos, como la polarización de fotones .  

Su principal característica es que no pueden ser clonados debido al «teorema de no clonación» de la mecánica cuántica, lo que los hace ideales para aplicaciones de autenticación y de seguridad. 

¿Y en dónde entra el concepto del «dinero cuántico»? 

El dinero cuántico puede entenderse como una forma especializada de aquellos tokens cuánticos. 

Lo que el experimento demostró es que estos tokens pueden ser generados, almacenados temporalmente en una memoria cuántica, y luego verificados con precisión, sin perder sus propiedades cuánticas.  

Esto representa un paso importante hacia la implementación práctica del dinero cuántico, ya que permite que estos “billetes” (tokens) cuánticos sean transportables y verificables, manteniendo su unicidad y resistencia a la falsificación. 

El dinero cuántico es como si los billetes físicos tuvieran una tinta especial que, al intentar copiarlos, se descompone o cambia de color, revelando la falsificación.  

En la versión cuántica, esa tinta está representada por partículas como los fotones: su estado no puede ser clonado ni medido sin alterarlo. En la práctica, esto hace imposible generar una copia idéntica, y convierte a este tipo de token en algo intrínsecamente único. 

El rol de la memoria cuántica resultó clave para demostrar que el proceso completo puede ejecutarse bajo criterios de seguridad verificables. 

De la teoría al experimento 

El trabajo experimental se apoyó en tres pasos fundamentales.  

Primero, se utilizaron pulsos muy débiles de luz, algo así como pequeños destellos tenues compuestos por pocos fotones cuya polarización (la dirección en la que vibra la onda luminosa) se usó para codificar información cuántica.

Esa polarización funciona como un candado microscópico: define estados tan delicados que, al intentar copiarlos, inevitablemente se alteran. 

Una alteración permitiría detectar intrusos. Si un atacante mide o intenta clonar un fotón polarizado, el estado se perturba, y el cambio detectable asegura la integridad de la comunicación, un pilar de la computación cuántica segura. 

En una segunda fase, esos estados fueron guardados en lo que el estudio describe como una «memoria cuántica óptica». Imaginemos una especie de caja fuerte hecha de átomos neutros, enfriados con láser hasta quedar casi inmóviles.  

Al estar tan fríos, los átomos se comportan como hojas en calma en un estanque, listas para registrar los mínimos movimientos que representan la información cuántica (aquellos estados de luz que llevan los datos codificados). 

Cualquier interferencia arruinaría el mensaje, pero esa tecnología, según el informe, alcanzó casi un 100% de eficiencia y produjo “niveles de ruido muy bajos”.  

Finalmente, los estados almacenados fueron recuperados y verificados bajo «estrictas medidas de seguridad».

Que la memoria cuántica lograra cumplir con ese papel sin deteriorar el mensaje es, según los autores, lo que marca la diferencia frente a ensayos anteriores.  

En estudios previos, la etapa de almacenamiento era mínima o inexistente; en cambio, en esta ocasión funcionó como el eslabón tangible de una cadena que antes solo podía imaginarse en teoría. 

La siguiente imagen representa un esquema que ilustra cómo se integran tecnologías ópticas y electrónicas para implementar protocolos cuánticos avanzados, como los que podrían usarse en dinero cuántico o autenticación segura:

Un avance con implicaciones más amplias 

Según un medio especializado, lo relevante es que la memoria cuántica dejó de ser una abstracción teórica para convertirse en una herramienta viable.  

Muchas propuestas de dinero cuántico partían de la premisa de que los estados podían guardarse indefinidamente o en condiciones ideales.  

El experimento francés demuestra que las memorias alcanzaron un nivel de eficiencia y estabilidad que las habilitaría para usos reales. 

La cadena completa (creación, almacenamiento, recuperación y verificación) es otro de los puntos resaltados. Haber demostrado esa secuencia en un entorno controlado convierte a lo que antes era solo teoría en un posible componente de sistemas prácticos. 

Además del dinero cuántico, las memorias ópticas abren la puerta a otras aplicaciones: repetidores para comunicación cuántica a larga distancia, sincronización precisa de redes o procesamiento distribuido.  

Lo que falta por delante 

Aunque se trata de un paso importante, el estudio también reconoce limitaciones.  

Los experimentos se realizaron con estados relativamente simples y en condiciones controladas.  

Para aplicaciones más amplias, sería necesario escalar en eficiencia, tiempos de almacenamiento y robustez frente a perturbaciones externas. 

El informe señala que, incluso con buenos resultados, los dispositivos cuánticos no están libres de ruido y pérdidas. Esos márgenes, en entornos menos controlados, podrían permitir errores de verificación o vulnerabilidades.

A esto se suma la necesidad de infraestructura sofisticada: fuentes de fotones, óptica precisa, detectores avanzados y memorias cuánticas estables, tecnologías que aún no están disponibles de forma extendida ni a bajo costo. 

Por último, la verificación plantea un desafío adicional. El esquema original de Wiesner dependía de una autoridad central con la capacidad de validar los tokens.  

Para que un sistema de dinero cuántico funcione de manera más abierta y descentralizada, como Bitcoin, sería necesario diseñar métodos de verificación accesibles a múltiples actores, sin necesidad de confiar en un único emisor.  

El experimento presentado también tiene la limitación de estar apoyado en un modelo centralizado de verificación de tokens.